机械常用传感器
传感器的常用种类和作用
传感器的常用种类和作用
1. 温度传感器：测量物体的温度，广泛应用于工业自动化控制、电子产品等领域。
2. 湿度传感器：测量空气中的相对湿度，广泛应用于气象、农业、制药等领域。
3. 光照度传感器：测量光照度，广泛应用于照明、建筑、农业等领域。
4. 压力传感器：测量压力或应力，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
5. 速度传感器：测量物体的速度或转速，广泛应用于机械传动、交通运输等领域。
6. 气体传感器：测量气体浓度，广泛应用于环保、城市安全等领域。
7. 加速度传感器：测量物体的加速度，广泛应用于运动控制、人机交互等领域。
8. 位移传感器：测量物体的位移或位置，广泛应用于机械制造、精密仪器等领域。
9. 声音传感器：测量声音的强度、频率等特征，广泛应用于音频设备、通信等领域。
10. 角度传感器：测量物体的角度，广泛应用于航空、导航、机器人等领域。
机械行业常用传感器介绍
工装部电气培训-2014 马剑宇
什么是传感器
• 是一种检测装置，能感受到被测量的信息， 并能将检测感受到的信息，按一定规律变 换成为电信号或其他所需形式的信息输出， 以满足信息的传输、处理、存储、显示、 记录和控制等要求。它是实现自动检测和 自动控制的重要环节。
传感器的作用
• 传感器是工业自动生产线设备中不可或缺 的一种器件，它是设备的机械系统和控制 系统连结的纽带。生产线设备系统通过传 感器将运动参数以及运行状态反馈给控制 系统，控制系统通过传感器反馈的信号和 数据发出指令驱动机械系统，其重要性不 言而喻。传感器相当于人体的各种感觉器 官，设备控制系统需要通过它来确定：机 构的位置、产品的有无、以及产品的精度 等重要参数以监测和控制设备的使用状态 和产品的生产过程。
磁性开关
• 它是气缸用传感器的一个专用称呼，主要 应用于检测气缸活塞位置。通常，都由气 缸供应商根据客户使用情况配套提供。顾 名思义，磁性开关是通过电磁感应来检测 目标物，所以，其检测精度相当低。
接近开关
• 接近开关也是依据电磁感应的原理设计制造的，所以，它 只能应测金属目标物，并且不同的金属感应距离略有差距。 目前常用的接近开关检测距离大约有如下几种：1mm、 2mm、4mm、8mm、12mm等。接近开关通常有两种： 埋入型和非埋入型。所谓埋入型就是指接近开关的感应头 不检测其圆周方向的金属目标，只检测其前方的金属目标， 即传感器感应头可以不露出金属安装支架；所谓非埋入型 就是指接近开关感应头既检测其前方的金属目标也同时会 检测其圆周方向的金属目标，即传感器感应头必须露出金 属安装支架一段距离且圆周方向一定范围内不得有金属目 标物以免引起错误判断。接近开关的检测精度较磁性开关 高。接近开关通常用于判断产品有无、工装夹具是否到位 等对位置精度要求相对较低的场合。
机械工程测试技术基础常用传感器
05 传感器在机械工程测试中 的案例分析
压力传感器的应用案例
压力传感器在汽车发动机 控制系统中的应用
用于检测气瓶压力，控制燃油喷射和点火时 间，提高发动机性能和燃油经济性。
电容位移传感器
利用电容器极板间距的变化来 测量位移。
电感位移传感器
利用线圈电感的变化来测量位 移。
激光位移传感器
利用激光测距原理来测量物体 的位移。
超声波位移传感器
利用超声波的反射和传播来测 量物体的位移。
传感器在速度测量中的应用
光电转速传感器
利用光电效应来测量转速。
霍尔转速传感器
利用霍尔效应来测量转速。
详细描述
电感式传感器由线圈和磁芯组成，通过改变磁芯的位置或磁导率来改变线圈的电感量，从而检测出被 测量的变化。电感式传感器具有测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点，适用于测量位移、角 度、速度等参数。
压电式传感器
总结词
压电式传感器是一种利用压电效应来检 测和测量压力或振动的传感器。
VS
详细描述
振动速度传感器
利用振动元件的振动速度来测量速度。
多普勒速度传感器
利用多普勒效应来测量物体的速度。
传感器在力测量中的应用
应变片力传感器
利用应变片受压变形来测量力的大小。
压电晶体力传感器
利用压电效应将力转换为电信号。
扭矩传感器
压力传感器在气瓶压力中的应用
用于测量旋转轴的扭矩，常用于机械传动 系统。
用于监测气瓶内的压力，确保气瓶在使用 过程中的安全。
稳定性
传感器在机械制造中的应用
传感器在机械制造中的应用传感器是一种可以感知外界物理量并将其转换成电信号输出的装置。
随着现代工业的发展，传感器已经广泛应用于各个领域。
对于机械制造这个行业而言，传感器的应用更是发挥了重要作用。
传感器的分类在机械制造中，传感器的种类很多，可以根据感知的物理量、传感器的结构和工作原理来分类。
以下是一些常见的传感器分类：•根据感知的物理量：温度传感器、压力传感器、光电传感器、加速度传感器等；•根据传感器的结构：电容型传感器、电阻型传感器、电感型传感器、被动式传感器和主动式传感器等；•根据工作原理：电阻效应型传感器、磁敏效应型传感器、霍尔效应型传感器、电磁感应型传感器等。
传感器在机械制造中的应用智能制造传感器在机械制造中的应用，最大的好处就是实现了智能制造。
随着物联网的发展，传感器和互联网的结合，可以实现生产过程的自动化和数字化，从而提高生产效率和质量。
比如，在汽车制造领域，传感器可以用来检测轮胎气压，从而确保汽车在行驶时的安全性。
节约工时和成本传统机械制造需要大量的人工干预，而传感器的应用可以有效地减少人工干预的度，从而节约工时和成本。
比如，在食品加工领域，传感器可以用来检测食品的温度、湿度和包装材料的完整性，从而确保食品在加工过程中不受污染，同时通过传感器的数据分析，也可以有效地节省食品加工的成本。
实现监控和控制在机械制造过程中，传感器的应用还可以实现监控和控制。
传感器可以实时监测工件的状态并输出信号，从而实现生产过程控制。
例如，机床加工中，可以通过对加工过程数据的监控，实现加工参数的自动调整，从而提高加工效率和质量。
提高设备的精度和稳定性传感器的应用还可以提高设备的精度和稳定性。
例如，在机床加工中，使用误差探头可以实现工件位置的精确测量，从而提高加工精度。
同时，在自动化生产线中，使用压力传感器可以对装配的质量进行监测，从而提高设备的稳定性和可靠性。
传感器在机械制造中的未来可以预见的是，随着机械制造的不断发展，传感器的应用也将越来越广泛。
20种身边常见的传感器
20种身边常见的传感器1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。
主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。
2、变频功率传感器变频功率传感器通过对输入的电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连，数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算，可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。
3、称重传感器称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。
能够实现力→电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。
4、电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。
电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。
半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。
5、压阻式压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
6、热电阻传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
7、激光传感器利用激光技术进行测量的传感器。
它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
8、霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
机械工程中常用传感器
超声 β 射线 气动 气动 流 体 式 气动 液体 液体 液体
厚度、探伤 厚度 尺寸、物体大小 距离 尺寸、间隙 压力 流量 流量
超声波测厚仪
气动量仪 气动量仪 浮标式气动量仪 活塞压力计 节流式流量计 转子式流量计
可测最小直径 0.05～ 0.076mm 测量间隙 6mm 分辨力 0.025mm 放大倍率 1000～10000 测量间隙 0.05～0.2mm 测量精密度 0.02%～0.2%
光电管 光栅
光电、数显 光-电
红外 X射线 γ射线 辐 射 式 激光
热-电
温度、物体有无
散射、干涉、 测厚、探伤、应 穿透 力 对物质穿透 光波干涉 测厚、探伤 长度、位移转角 、加速度
激光干涉测振仪 超声波反射、 穿透 穿透作用 尺寸-压力 间隙-压力 压力-尺寸 压力平衡 液体静压变化 液体阻力变化
霍尔元件 热敏电阻 气敏电阻
位移-电势 温度-电阻 气体浓度பைடு நூலகம்温 度
位移、探伤 温度 可燃气体
光敏电阻 光电池 光敏晶体管 光纤
光-电阻 光-电压 光-电流 声-光相位调 制 传光型
开、关量 硒光电池 转速、位移 声压 温度 长度、角度 长度 角度 光电转速仪 水听器 光纤辐射温度计 光学测长仪 长光栅 圆光栅 红外测温仪 X射线应力仪 成分分析 γ射线测厚仪 激光测长仪 测距2m 分辨力 0.2μm 振幅 ± （5～3）X10-4mm 频率 5～3KHz 测量范围 4～40mm 测量精度 ± 0.25mm 灵敏度 500μA/1m 最大截止频率 50KHz 检测最小声压 1μPa 测量范围 700～1100℃ 测量误差 小于5℃ 测量范围 0～500mm 最小划分值 0.1μm 测程 3mm 分辨力 0.05μm 分辨力 0.1" 测量范围 -10～1300℃ 分辨力 0.1℃
机械制造传感器应用
机械制造传感器应用传感器是机械制造过程中不可或缺的重要组成部分。
它们能够将环境中的物理量转换为电信号或其他形式的信号，为机械制造提供关键数据和反馈。
本文将探讨机械制造中传感器的应用，并就其在不同领域中的重要性进行分析。
一、机械制造中的传感器应用概述在机械制造过程中，传感器用于测量和监测各种物理量，包括温度、压力、位移、速度、加速度等。
这些物理量的准确测量对于机械制造的成功至关重要。
传感器通过与机械设备或系统的集成，能够实时获取数据并进行处理，从而实现自动化控制和即时反馈。
二、传感器在机械制造中的应用1. 温度传感器温度传感器广泛应用于机械制造过程中的温度监测和控制中。
在高温或低温环境下，通过准确测量温度变化，可以及时采取措施，保证机械设备的正常运转。
同时，在液体或气体的加热和冷却过程中，温度传感器也能提供精确的数据，从而确保生产质量和安全。
2. 压力传感器压力传感器被广泛应用于机械制造中的液压系统、气体管道等部分。
它们能够测量压力变化并将其转化为电信号，用于监测系统的压力、流量等参数。
通过及时检测和反馈，压力传感器能够保证机械设备的正常运行，并在压力异常或过高时提醒操作人员采取措施。
3. 位移传感器位移传感器常用于测量机械设备中的位置、角度和直线位移等参数。
在机械加工和装配过程中，位移传感器能够提供准确的位置数据，帮助操作人员控制和调整工艺。
在自动化生产中，位移传感器还能实现机器人的定位和精确控制，提高生产效率。
4. 速度传感器速度传感器在机械制造中的应用范围非常广泛，包括机械设备的运动监测、马达和发动机的控制等。
通过测量轴承、齿轮和链条等部件的旋转速度，速度传感器能够提供实时的速度数据，帮助操作人员判断设备是否运行正常，并对速度进行控制和调整。
5. 加速度传感器加速度传感器常用于检测物体的加速度和振动情况。
在机械制造中，加速度传感器能够实时监测设备的振动状态，并提供关键数据以判定设备的故障和安全性。
数控机床常用的传感器类型
数控机床常用的传感器类型
数控机床作为现代制造业中不可或缺的重要设备，其控制系统中涉及到的传感器类型也十分多样化。
以下是数控机床常用的传感器类型：
1. 光电传感器：用于检测工件的位置和运动状态，包括反射式、穿透式和光电开关等。
2. 触发式传感器：常用于测量工件的尺寸和形状，包括机械式和电子式触发器。
3. 温度传感器：用于测量机床各部件的温度，包括热电偶、热敏电阻和红外线温度计等。
4. 压力传感器：用于测量液压系统、气压系统等的压力，包括压阻式、压力变送器和压力开关等。
5. 位移传感器：用于测量工件或工具的位移、速度和加速度等，包括刚度式、光栅式和霍尔式等。
6. 加速度传感器：用于测量机床的振动和冲击，以便进行振动监测和故障诊断。
7. 电流传感器：用于测量机床各部件的电流，包括电感式、霍尔式和磁阻式等。
以上是数控机床常用的传感器类型，它们可以为数控机床的控制系统提供准确的数据，从而实现更精确的加工过程。
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解释 ? 蠕变：固体材料在保持应力不变的情况下，应变随时间缓
慢增长的现象。
? 弹性后效：指载荷在停止变化之后，弹性元件在一段时间 之内还会继续产生类似蠕动的位移。
三、涡流式传感器
变换原理 利用金属导体在交变磁场中的涡电流效应。
高频反射式涡流传感器工作原理 ? 涡流产生：当线圈中通以一交变高频电流i时，会引起一 交变磁通Ф。在靠近线圈的金属表面内部产生一感应电流 i1， 该电流i1即为涡流。
（1）电桥型电路 电容传感器作为电桥的一部分，电容变化转换为电桥
电压输出。图示为电感、电容组成的交流电桥。电桥的 输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后输出。
（2）调频电路
电容传感器作为振荡器谐振回路一部分，调频振荡 器的谐振频率
f? 1
振荡回路电感
2? LC
当被测量使电容值发生变化时，则 振荡器频率也发生 变化，频率的变化经鉴频器变为电压变化，再放大后由记 录器或显示仪表指示。
（2）电容式转速传感器 当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过
测量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代 表转速大小。
? —极板间距离
?
A —极板面积
分类
（1）极距变化型
极距有一微小变化量 dδ时，引起1
A? 2
d?
? 灵敏度
S
?
dC
d?
?
?
? 0?A ?2
? 由于灵敏度随极距变化， 引起非线性误差 ，规定在较 小的间隙范围内工作，一般 取 ? ? / ? 0 ? 0.1
指纹识别
指纹识别
指纹识别目前常用的是电容式传感器，也被称为第二 代指纹识别系统。
? 优点：体积小、成本低， 成像精度高，而且耗电量 很小，因此非常适合在消 费类电子产品中使用。
右图为指纹经过处理后 的成像图
（2）面积变化型
? C ? ?0? A ? ?0? b? x
?
?
S ? dC ? ?0?b ? 常数 dx ?
应用实例
电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等 的测试中。精度和稳定性日益提高，高精度达 0.01%，精 度可达5μm。
（1）电容式测厚仪: 测量金属带材在轧制过程中厚度
C1、C2工作极板与带材 之间形成两个电容， 当金 属带材在轧制中厚度发生变 化时，将引起电容量的变化。 通过检测电路可以反映此变 化，并转换和显示出带材的 厚度。
? 弹性变形经放大后可转化为仪表指针的偏转，借助刻度指 示被测量的大小。 ? 应用实例：测力计、压力计和温度计。
测力计
弹性膜片
压力计
波纹管
波登管
温度计
特点
? 机械式指示仪表结构简单、可靠、使用方便、价格低、读 数直观；
? 弹性变形不宜大，以减小线性误差； ? 惯性大、固有频率低，只宜测缓变或静态被测量。 ? 弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象，影响输出与输入的
? 转换电路：把转换元件输出的电路参量转换为便于处理、 显示、记录或控制的有用的电信号。
一、 常用传感器分类
1、按被测物理量分类
常见的被测物理量 机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角，
转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩, 风速,流速,流量； 声: 声压,噪声； 磁: 磁通,磁场； 温度: 温度,热量,比热； 光： 亮度，色彩。
2、按传感器工作原理分类
机械式,电气式,光学式,流体式等。
3、按敏感元件与被测对象之间的能量关系
能量转换型(无源传感器）: 直接由被测对象输入能量使其工作。 例如:热电偶温度计,磁电式加速度计。
能量控制型（有源传感器） : 从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的
变化。例如:电阻应变片。
V
4、按信号变换特征
特点
输出与输入成线性关系，灵敏度低，适于 较大直线位移及角位移测量。
（3）介质变化型 用于测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极板间
介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、 湿度、容量等。
油量表可用于飞机油箱
测量电路
电容式传感器将被测量转换为电容量的变化后再由后续 电路转换成电压、电流或频率等输出量。
? 电涡流表面探伤
原理 裂纹检测，缺陷造成涡流变化。
手持式裂纹 测量仪
油管探伤
四、电容式传感器
工作原理
采用电容器作为敏感元件，将不同物理量的变化转换 为电容量的变化。
平板电容器的电容量
C ? ?0? A ?
?
+
A ? —极板间介质的相对介电系数，
+
空气中 ? ? 1
+
?0 —真空中介电常数，?0 ? 8.85 ? 10?12 F / m
物性型传感器: 依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。 例如:水银温度计。
结构型传感器: 依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。 例如:电容式和电感式传感器。
二、机械式传感器及仪器
? 机械式传感器以弹性体作为敏感元件，输入量可以是力、 压力、温度等物理量，输出量为弹性元件本身的弹性变形。
? 抵抗作用：根据楞次定 律，由该涡电流产生的交 变磁通Ф1将与线圈产生的 磁场方向相反，亦即Ф1将 抵抗Ф的变化。
原线圈的等效阻抗Z（equivalent impedance ）的变化
磁导率
Z ? Z ?? , ? , ? , ? ?
金属板电阻率
线圈激磁圆频率
? 改变δ 可作为位移、振动测量； ? 改变ρ,μ 可作为材质鉴别或探伤。
第五章 常用机械量测量的传感器
学习要求
? 了解传感器的选用原则； ? 掌握机械工程测试中常用各种传感器的基本原理、
结构及性能参数及其适用范围。
传感器的基本组成
? 敏感元件：直接感受被测量，输出与被测量成确定关系 的某一物理量。
? 转换元件：敏感元件的输出作为转换元件的输入，它把 输入转换成电路参量。
工程应用实例
涡流式传感器可用于动态非接触测量。近年来涡流式 位移和振动测量仪、测厚仪和无损检测探伤仪等在机械、 冶金等部门中日益得到广泛应用。
径向振动测量
轴心轨迹测量
转速测量
零件计数器
表面裂纹测量
穿透式测厚
? 电涡流式通道安全检查门 安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物
体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会 在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相 位来判定金属物体的大小。在安检门的侧面还安装一台“软 x光”扫描仪，它对人体、胶卷无害，用软件处理的方法可 合成完整的光学图像。