安全检测技术课件第三章常用传感器.ppt

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1、安全测控技术第3章安全检测常用传感器3.1传感器的作用及分类3.2结构型传感器3.3物性传感器3.4其他类型传感器3.5传感器的选用原则本节课内容3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电位器式传感器电阻应变式传感器传感器应用讨论电位器传感器：电阻应变式：物理量变化电阻变化传感元件属于大电阻变化型，R：0—R传物理量变化变形（应力、应变）敏感元件属于微电阻变化型，R：0—20%R传传感元件电阻变化3.2结构型传感器优点：结构简单、尺寸小、重量轻、精度高(0.1%0.05%)、性能稳定、受环境因素影响小，可实现输出-输入任意函数关系，输出信号较大，一般不用放大。缺点：存

2、在滑动触头与线圈等之间的摩擦，输入能量要求较大，且磨损降低寿命和可靠性，也会降低测量精度。电位计式传感器的优、缺点按输出-输入特性线性电位计非线性电位计按结构形式线绕式—在传感器中应用较多薄膜式—具有较高的精度和线性特性光电式—无摩擦和磨损，分辨率高电位计分类根据欧姆定律：以线位移型为例：若变阻器式：SR电阻灵敏度：表示电刷单位位移能引起的输出电阻的变化量若分压器式：SV电压灵敏度：表示电刷单位位移能引起的输出电压的变化量。SR、SV均是常数线绕电位计的工作原理阶梯特性和阶梯误差阶梯特性电位计输出电压随x的变化是不连续的，而是一条阶梯形的折线。阶梯误差理论特性曲

3、线通过每个阶梯中点的曲线。阶梯误差阶特梯形曲线围绕理论特性曲线上下波动产生的偏差。线绕电位计的输出特性（一）一般表达式：负载特性和负载误差负载特性电位计有负载的情况下得到的特性。输出特性（二）输出特性三负载误差由于负载电阻不是无限大，而是可与电位计电阻值相比的有限值，造成负载特性为一下垂曲线，产生误差，也称非线性误差。电刷在起始和最终位置时，负载误差eL=0电刷在相对行程X=1/2时，负载误差eLmax，且m，eL变阻器式传感器产品案例：重量的自动检测--配料设备比较重量设定原材料原理：弹簧->力->位移->电位器->电阻案例：煤气包储量检测煤气包

4、钢丝原理：钢丝->收线圈数->电位器->电阻案例：玩具机器人原理：电机->转角->电位器->电阻BACK电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。根据应变片的材料不同，可分为两种：金属电阻应变片半导体应变片2.电阻应变式传感器1.敏感珊2.基底和盖片3.粘合剂4.引线应变片结构与材料R1R2组合自补偿法敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成选用两者具有不同符号的电阻温度系数调整R1和R2的比例，使温度变化时产生的电阻变化满足通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度自补偿，可达±0

5、.45μm/℃的高精度双金属敏感栅自补偿应变片在绝缘基底上，将厚度为0.003～0.01mm电阻箔材，利用照相制板或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。金属箔式应变片R1R2R4R3EIgRgU0平衡条件当R1=R2=R3=R4=R，电桥输出：平衡条件①时，电桥的输出电压与应变成线性关系。②若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性不同，则输出电压为两者之和。③若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之则为两者之差。④电桥供电电压越高，输出电压越大。但是，当大时，电阻应变片通过的电流也大，若超过电阻应变

6、片所允许通过的最大工作电流，传感器就会出现蠕变和零漂。⑤增大电阻应变片的灵敏系数，可提高电桥的输出电压。重要结论应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类：第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路；第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。柱力式传感器柱式力传感器-ε2+ε1截面积SFFF面积S-ε1+ε2b）a

7、）圆柱式力传感器的弹性元件分为实心和空心两种。在轴向布置一个或几个应变片，在圆周方向布置同样数目的应变片，后者取符号相反的横向应变，从而构成了差动对。由于应变片沿圆周方向分布，所以非轴向载荷分量被补偿，在与轴线任意夹角的α方向，其应变为：ε1——沿轴向的应变；μ——弹性元件的泊松比。当α=0时当α=90˚时E：弹性元件的杨氏模量BACK柱力式传感器各种悬臂梁FF固定点固定点电缆各种悬臂梁应变片在悬臂梁上的粘贴及变形FR1R2R4应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置磅秤超市打印秤远距离显示电子秤荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。