频率式和数字式传感器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,。第5章频率式和数字式传感器,第5章频率式和数字式传感器,5.1振弦式频率传感器,52数字编码器,53感应同步器,5.4磁栅传感器,55光栅传感器,5.6容栅传感器,57球同步器(球栅),BACK,。第5章频率式和数字式传感器,5.1振弦式频率传感器,5.1.1振弦式频率传感器的结构原理,振弦式传感器是以被拉紧了的细弦作为敏感元件,其结构,如图5-1所示。当一根工作长度为l,工作段质量为m的细弦,端固定,另一端施加一个初始张力F时,弦的横向振动的固,有频率何由下式计算:,(5-1),vml,式(5-1)说明,当m、l不变,张力F变化F时,弦的自振频,率也有一个变化f。这里的F是由压力p经膜盒产生的,测出,这个频率变化,便可得压力。根据力与应力、应变的关系,通过测量弦的自振频率也可以测量应力与应变。,。第5章频率式和数字式传感器,2学出,言将大学出,电个巾,40大营出版没1,6,要3大学版,3,压彩,电数大学出版画要电大学出版,a),图5-1振弦式传感器原理及间歇激励方式图,(a)自激式:(b)他激式;(c)激励与输出波形,。第5章频率式和数字式传感器,5.12频率测量方案,1.激励方式,1)间歇激励方式,振弦的间歇激励有自激式和他激式两种方式。,(1)图5-1(a)为自激式:在弦的两侧放一永久磁铁,工作时,弦中通以脉冲电流,脉冲电流受磁场作用使弦起振。,起振后,弦作为导体在磁场中运动,感应出交变电动势,通,过测量感应电动势的频率,即为振弦的自由振动频率。,。第5章频率式和数字式传感器,(2)图5-1(b)为他激式:在弦的两侧分别放一个激,励线圈和测量线圈。激励线圈绕在软磁铁上,测量线圈绕在永,久磁铁上,弦上固定一个软铁块。给激励线圈通以脉冲电流,振弦便被吸放一次,开始起振。振弦在振动中引起测量线圈,磁路的交替变化,线圈中便感应出交变电动势,感应电动势的,频率就等于振弦的自由振动频率。若振弦为铁磁材料,则可省,去软铁块。,对于深井井下压力的测量,一般采用间歇振荡电路,可,使连线最少。如图5-1(c)所示,其输出波形是一个衰减振荡,但频率不变,因此可通过频率测量得到被测非电量的数值,。第5章频率式和数字式传感器,2)连续激励方式,如图5-2所示,振弦接在放大器的正反馈回路中,起着选,频元件的作用。因振弦在其固有频率下具有尖锐的阻抗特性,所以电路只能在振弦的固有频率上才能满足振荡条件。电阻,R1、R2和场效应管VD组成负反馈电路,自动控制起振条件,和振幅,而由R4、R及VD2和C组成的电路控制场效应管的栅,极电压,自动稳定输出信号幅度,并为起振创造条件。当电,路不振荡时,输出信号为零,场效应管处于偏压状态,漏源,间电阻较小,负反馈较弱,有利于起振。振荡时,输出信号,经VD2整流,电容C滤波,R4、R分压,得到一个与输出信号,幅度成正比的负电压,使场效应管漏源间电阻增大,负反馈,加强。输出信号越大,负反馈越强,更能达到稳定输出信号,幅度的作用。,第5章频率式和数字式传感器,R,电救大学出,A,输出,R,学版,VD,R,传感器,图52连续激励方式电路,。第5章频率式和数字式传感器,2.测量电路,频率的测量常用两种方法,一是直读法,即将传感器的,输出电动势经放大、整形后送计数器显示其频率值,或者用,数字频率计测量;二是比较法,即将传感器输出电动势的频,率与标准振荡器发岀的频率相比较,当两者频率相等时,标,准振荡器所指频率值就为被测频率值。常用的比较方法有用,示波器显示的李沙育图形法、用单机指示的谐振法及用检零,指示器测量的差频法等,。第5章频率式和数字式传感器,52数字编码器,5.2.1数字式编码器的输出形式,1.绝对式编码器,绝对式编码器是按位移量直接进行编码的转换器,其精,度达1%。它的结构和原理可分为接触式、光电式和电磁式。,绝对式编码器将被测点的绝对位置转换为二进制的数字编码,输出,即便中途断电,重新上电后也能读出当前位置的数据。,显然,若要求的分辨力越高、量程越大,二进制的数位就越,多,结构就越复杂。,。第5章频率式和数字式传感器,2.增量式编码器,增量式编码器测量输出的是当前状态与前一状态的差值,即增量值。它通常是以脉冲数字形式输出,然后用计数器计,取脉冲数。因此它需要规定一个脉冲当量,即一个脉冲所代,表的被测物理量的值,同时它还要确定一个零位标志,即测,量的起始点标志。这样,被测量就等于当量值乘以自零位标,志开始的计数值,其分辨力即为脉冲当量值。例如,用增量,式光电编码器或光栅测量直线位移,若当量值为0.01mm,计,数值为200时,则位移为2.00mm,分辨力为0.01mm。增量式,测量的缺点是:一旦中途断电,将无法得知运动部件的绝对,位置。,