传感器测量原理

华中科技大学机械学院,第三章、传感器测量原理,3.3 电容式传感器,变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化,两平行极板组成的电容器,它的电容量为:,+,+,+,A,、A或发生变化时，都会引起电容的变化。,3.3 电容式传感器,a)极距变化型,+,+,+,+,+,+,驻极体电容传声器,它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。,3.3 电容式传感器,b)面积变化型,角位移型,+,+,+,3.3 电容式传感器,平面线位移型,3.3 电容式传感器,柱面线位移型.,3.3 电容式传感器,产品.,陶瓷电容压力传感器,液体压力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片产生 位移。,压力变送器,3.3 电容式传感器,c)介质变化型,3.3 电容式传感器,产品.,电容式液位传感器（液位计/料位计）,3.3 电容式传感器,电容式接近开关,振荡电路,被测物体,感应电极,被测电容,测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。,3.3 电容式传感器,3.3 电容式传感器,3 测量电路,a)电桥电路,3.3 电容式传感器,b)谐振电路,3.3 电容式传感器,d)运算放大器电路,3.3 电容式传感器,动手做：,观察你计算机上使用的麦克风，并用它测量你自己的声音，绘出频谱。,3.3 电容式传感器,第三章、传感器测量原理,3.4 电感式传感器,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。,分类:,电感式传感器,自感型,可变磁阻型,涡流式,互感型,3.4 电感式传感器,1 自感型-可变磁阻式,可变导磁面积型,差动型,原理:电磁感应,电感式接近传感器（金属）,3.4 电感式传感器,教学用低成本四线制无二次仪表传感器,3.4 电感式传感器,2 涡流式,原理:涡流效应,3.4 电感式传感器,原线圈的等效阻抗Z变化：,3.4 电感式传感器,3.4 电感式传感器,产品：,3.4 电感式传感器,案例：连续油管的椭圆度测量,Coiled Tube,Eddy Sensor,Reference Circle,3.4 电感式传感器,案例：无损探伤,原理,裂纹检测，缺陷造成涡流变化。,火车轮检测,油管检测,3.4 电感式传感器,2 互感型-差动变压器,W,W1,W2,E,s,x,-x,工作原理:互感现象,.,E,w,E,out,3.4 电感式传感器,单螺管线圈型,螺管线圈差动,双螺管线圈差动型传感器测量电路,3.4 电感式传感器,差动变压器,测量电路,3.4 电感式传感器,差动变压器位移传感器,3.4 电感式传感器,案例：,板的厚度测量,3.4 电感式传感器,案例：,张力测量,3.4 电感式传感器,第三章、传感器测量原理,3.5 磁电式传感器,1.变换原理:,磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。,感应线圈的感应电动势e为,磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。,2 分类,磁电式,动圈式,磁阻式,线速度型,角速度型,N,3.5 磁电式传感器,动圈式传感器,线速度型,3.5 磁电式传感器,角速度型,测速电机,3.5 磁电式传感器,磁阻式传感器,磁电式车速传感器,3.5 磁电式传感器,N,S,案例：鼠笼电机转子断细条检测,3.5 磁电式传感器,第三章、传感器测量原理,3.6压电式传感器,1.变换原理:压电效应,+,串联,+,并联,某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。,F,+,q=DF,3.6压电式传感器,2、测量电路,压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。,产品,压力变送器,加速度计,力传感器,3.6压电式传感器,案例：飞机模态分析,3.6压电式传感器,案例：热轧设备诊断,3.6压电式传感器,