传感器原理及其应用论文
力传感器的原理与应用论文

力传感器的原理与应用论文引言力传感器是一种能够测量物体受力大小的装置,广泛应用于工业自动化、机器人技术、航空航天等领域。
本文将介绍力传感器的基本原理、分类和应用,以及一些相关技术的发展。
一、力传感器的基本原理力传感器基于哈克定律,通过测量物体所受力的大小来获得相关数据。
其基本原理可归纳为以下几点: 1. 应变测量原理:力传感器利用物体受力时产生的应变量来测量力的大小。
当物体受到力的作用时,传感器内部的应变片会发生形变,可通过电桥电路来测量应变片的变化,从而计算出物体所受的力。
2. 压电效应原理:压电力传感器通过压电效应将受力转换为电压输出。
压电材料在受到外力作用时会产生电荷,通过测量电荷的大小可以得知物体所受的力。
3. 感应原理:感应力传感器利用感应原理将受力转化为电磁感应信号。
当物体受到力的作用时,感应力传感器内部的电磁感应元件会产生感应电流,通过测量感应电流的大小可以得知物体所受的力。
二、力传感器的分类根据原理和结构的不同,力传感器可以分为以下几种类型: 1. 压阻式力传感器:利用应变片的变化来测量受力物体的压力大小,并将其转化为电阻值的变化。
2.压电式力传感器:使用压电材料将受力转换为电压输出,具有灵敏度高、频率响应范围广的特点。
3. 容积式力传感器:通过测量气体或液体在封闭空间中产生的压力变化,间接计算物体所受的力。
4. 振荡式力传感器:利用物体受力时产生的振动变化,通过测量频率或振幅的变化来计算力的大小。
5. 电容式力传感器:根据电容变化来测量力的大小,具有高精度、灵敏度高的优点。
三、力传感器的应用力传感器在许多领域都有广泛的应用,下面列举了几个典型的应用场景: - 工业自动化:力传感器可用于测量机械臂、自动生产线等设备所受的力,用于控制装置和设备的运行状态,实现自动化生产。
- 机器人技术:力传感器可用于机器人手臂的控制,通过测量机器人手臂在抓取物体时的力度,实现精确的操作和控制。
传感器的原理及其应用论文范文

传感器的原理及其应用1. 介绍本文将介绍传感器的原理和其在各个领域的应用。
传感器是一种用于检测和测量环境中各种物理量的设备。
它们广泛应用于工业、医疗、环境保护、军事等领域。
本文将首先介绍传感器的工作原理,然后详细讨论传感器在不同领域的应用。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理基于各种物理现象,如光电效应、热敏效应、压电效应等。
以下是几种常见的传感器工作原理:2.1 光电传感器光电传感器利用光电效应测量光的强度和特性。
当光照射到光电传感器上时,光会激发光电元件内的电子,产生电流。
通过测量电流的大小,可以得知光的强度和特性。
光电传感器广泛应用于自动化控制、安防和光通信等领域。
2.2 温度传感器温度传感器根据物质的热敏性质来测量温度。
常见的温度传感器包括热电偶和热电阻。
热电偶利用两种不同金属的电极在不同温度下产生电势差,从而测量温度。
热电阻则根据电阻值随温度变化的特性来测量温度。
温度传感器广泛应用于气象、工业过程控制和家用电器等领域。
2.3 压力传感器压力传感器用于测量压力的大小。
它们通过将压力转化为力或位移,再测量这些参数来得知压力。
常见的压力传感器包括电阻应变式传感器和压电传感器。
电阻应变式传感器根据压力引起的电阻变化来测量压力。
压电传感器则利用压电效应,将压力转化为电荷来测量压力。
压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车、航空航天等领域。
2.4 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。
常见的气体传感器包括气敏传感器和红外线传感器。
气敏传感器基于物质与气体之间的化学反应来测量气体浓度。
红外线传感器利用气体对红外线的吸收特性来测量气体浓度。
气体传感器广泛应用于空气质量监测、工业过程控制和燃气检测等领域。
3. 传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个领域中传感器的应用示例:3.1 工业控制在工业控制中,传感器被用于监测和控制生产过程中的各种参数。
例如,温度传感器可用于监测设备和物料的温度,以确保生产过程的稳定性。
压力传感器的原理及应用论文

压力传感器的原理及应用论文摘要本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。
首先,我们将介绍压力传感器的工作原理,包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。
接下来,我们将讨论压力传感器的主要应用领域,包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。
最后,我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。
引言压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。
它们在现代工业和科学领域中有着广泛的应用,从汽车工业到航空航天,从医疗设备到环境监测等。
本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用,以便读者对该领域有更深入的了解。
压力传感器的工作原理压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。
以下是一些常见的压力传感器原理:1.电阻式压力传感器:电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力。
当压力施加在敏感元件上时,电阻值会发生变化,通过测量电阻值的变化,可以确定压力的大小。
2.压力传感器基于微机电系统(MEMS)的原理:这种压力传感器使用微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。
当压力施加在微机械结构上时,结构的变形将导致电信号的变化,通过测量电信号的变化,可以确定压力的大小。
3.压电式压力传感器:压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。
当压力施加在压电元件上时,它们会产生电荷积累,通过测量电荷的变化,可以确定压力的大小。
压力传感器的种类根据测量范围和应用需求的不同,压力传感器可以分为多个种类。
以下是几种常见的压力传感器类型:1.绝对压力传感器:绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。
它们通常用于气象监测和高空应用等。
2.相对压力传感器:相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压力。
它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。
3.差动压力传感器:差动压力传感器可以测量两个压力之间的差异。
它们通常用于流体流量测量和液位测量等。
4.密封式压力传感器:密封式压力传感器具有高防尘和防水性能,适用于恶劣环境下的应用。
传感器原理以及应用的论文

传感器原理以及应用1. 介绍传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量和化学量的设备或装置,广泛应用于工业、农业、医疗和消费电子等领域。
本文将介绍传感器的工作原理以及其在不同领域的应用。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理基于不同的物理效应,常见的工作原理包括电阻、电容、电感、磁阻、热敏、光敏、声敏和化学敏感等。
2.1 电阻传感器电阻传感器是基于材料的电阻随外界物理量变化而变化的原理工作的。
常见的电阻传感器包括压力传感器、温度传感器和光敏电阻等。
2.2 电容传感器电容传感器是基于材料的电容随外界物理量变化而变化的原理工作的。
常见的电容传感器包括湿度传感器和接近传感器等。
2.3 电感传感器电感传感器是基于材料的电感随外界物理量变化而变化的原理工作的。
常见的电感传感器包括接近传感器和速度传感器等。
2.4 磁阻传感器磁阻传感器是基于材料的磁阻随外界物理量变化而变化的原理工作的。
常见的磁阻传感器包括磁力传感器和角度传感器等。
2.5 热敏传感器热敏传感器是基于材料的电阻随温度变化而变化的原理工作的。
常见的热敏传感器包括温度传感器和热流量传感器等。
2.6 光敏传感器光敏传感器是基于材料的电阻或电压随光线强度变化而变化的原理工作的。
常见的光敏传感器包括光电传感器和光纤传感器等。
2.7 声敏传感器声敏传感器是基于材料的电阻或电压随声音强度变化而变化的原理工作的。
常见的声敏传感器包括声压传感器和声音传感器等。
2.8 化学敏感传感器化学敏感传感器是基于材料的电阻或电压随化学物质浓度变化而变化的原理工作的。
常见的化学敏感传感器包括气体传感器和化学传感器等。
3. 传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用,以下列举了一些常见的应用场景。
3.1 工业自动化•温度传感器用于监测和控制工业过程中的温度变化。
•压力传感器用于测量液体或气体的压力,用于流量控制和工艺控制。
•光电传感器用于检测和计数生产线上的物体,实现自动包装和分拣。
传感器原理及应用论文

传感器原理及应用论文传感器是一种能够感知、接收并转换某种能量或物理量的装置,它可以将非电信号转换为电信号,或者将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。
传感器在现代科技领域中扮演着至关重要的角色,应用范围涵盖了工业生产、医疗设备、环境监测、智能家居等诸多领域。
本文将就传感器的原理及其在各个领域的应用进行探讨。
首先,让我们来了解一下传感器的工作原理。
传感器的工作原理主要包括感受外界信息、将信息转换为可测量的信号、信号的放大和处理、最终输出结果等几个步骤。
以温度传感器为例,当温度发生变化时,传感器内部的电阻值也会相应发生变化,这样的变化会引起电路中电压、电流等参数的变化,最终被转换为数字信号输出。
而光敏传感器则是利用光电效应将光信号转换为电信号输出。
传感器的工作原理可以简单概括为“感知-转换-输出”。
其次,传感器在工业生产中的应用十分广泛。
比如在自动化生产线上,各类传感器可以监测生产过程中的温度、压力、流量等参数,实时反馈给控制系统,从而实现对生产过程的精准控制。
在机械制造领域,传感器也扮演着重要角色,比如在机床上安装位移传感器,可以实时监测工件的位置,保证加工精度。
此外,传感器在汽车制造、航空航天、化工等领域也有着广泛的应用,为工业生产提供了可靠的技术支持。
除了工业生产,传感器在医疗设备中也发挥着不可替代的作用。
例如,心率传感器可以实时监测患者的心率变化,血氧传感器可以监测血氧饱和度,体温传感器可以监测患者的体温变化。
这些传感器的应用,为医生提供了重要的生理参数,帮助医生及时了解患者的身体状况,为诊断和治疗提供了重要依据。
此外,传感器在环境监测领域也发挥着重要作用。
比如大气传感器可以监测大气中的温度、湿度、气压等参数,水质传感器可以监测水质的PH值、浊度等参数,土壤传感器可以监测土壤的湿度、养分含量等参数。
这些传感器的应用,有助于科学家们更好地了解自然环境的变化,为环境保护和资源利用提供了重要数据支持。
传感器的基本原理及应用领域论文

传感器的基本原理及应用领域一、传感器的基本原理传感器是一种能够感知和测量某种物理量并将其转化为可用信号的设备。
传感器的工作原理通常基于不同的物理现象,如电磁感应、压力变化、声波传播等。
以下是几种常见的传感器工作原理:1. 光电传感器光电传感器利用物体对光的反射、散射或吸收的变化来检测物体的存在、位置或其他属性。
光电传感器包括光敏电阻、光电二极管和光电晶体管等。
它们通过光敏元件的电阻、电流或电压的变化来感知光的强度或改变。
2. 温度传感器温度传感器是测量物体的温度变化的设备。
常用的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。
热电偶通过两个不同金属的焊接点之间产生的温差来测量温度变化。
热电阻则是通过材料的电阻随温度变化而产生的变化来测量温度。
半导体温度传感器利用半导体材料的电阻随温度的变化来测量温度。
3. 压力传感器压力传感器是测量物体受力或气体液体压力的设备。
它们根据物体受力或压力改变导致的变形或变量来测量压力。
常见的压力传感器有电阻式、电容式和压阻式传感器。
电阻式传感器是将变形或变量转化为电阻改变来测量压力。
电容式传感器则是将变形或变量转化为电容改变来测量压力。
压阻式传感器则是测量物体受力产生的压阻值来获得压力信息。
二、传感器的应用领域传感器在各个领域都有广泛的应用,以下列举了几个常见的应用领域:1. 工业自动化传感器在工业自动化中发挥着关键作用。
例如,温度传感器可以用于监测和控制工业过程中的温度变化。
压力传感器可以用于监测液体或气体管道中的压力变化。
光电传感器可以用于检测物体的存在和位置,实现自动化的装配和分拣。
2. 医疗健康传感器在医疗健康领域的应用越来越广泛。
例如,心率传感器可以测量人体的心跳情况,用于心率监测和心脏疾病检测。
血压传感器可以测量人体的血压水平,用于高血压和低血压的监测和治疗。
体温传感器可以测量人体的体温,用于发热疾病的检测和监测。
3. 环境监测传感器在环境监测中发挥着重要作用。
汽车传感器的原理及应用论文范文

汽车传感器的原理及应用论文范文引言汽车传感器是汽车电子系统中的重要组成部分,通过监测和测量汽车各种参数,可以提供给汽车控制单元(ECU)有关车辆性能、安全性和环境指标的重要信息。
本文将介绍汽车传感器的原理及其在汽车行业中的应用。
1. 汽车传感器的分类根据测量参数的不同,汽车传感器可以分为以下几类:1.1 温度传感器温度传感器用于测量发动机冷却液、排气气体、空气等的温度。
这些温度数据对于发动机的正常工作非常重要。
1.2 压力传感器压力传感器被用来测量燃油压力、涡轮增压压力和轮胎气压等。
这些参数的监测可以确保发动机的燃烧效率和安全性。
1.3 速度传感器速度传感器用于测量车辆的行驶速度。
这些速度数据可用于制动系统、车速控制系统和防抱死刹车系统等。
1.4 液位传感器液位传感器被用于测量燃油、冷却液和刹车液等的液位。
这些数据可以用于车辆的燃油管理和维护。
1.5 氧气传感器氧气传感器被用于测量汽车尾气中的氧气含量,以便控制发动机的燃烧过程和排放水平。
2. 汽车传感器的工作原理汽车传感器的工作原理主要涉及传感元件和信号处理电路。
2.1 传感元件传感元件是汽车传感器的核心部件,根据不同的测量参数,可以采用不同的传感器技术,如电阻传感器、电容传感器、压电传感器、霍尔传感器等。
2.2 信号处理电路传感器所获得的信号通常是微弱的模拟信号,需要通过信号处理电路进行放大、过滤和模数转换等处理,以适应汽车电子系统对信号的要求。
3. 汽车传感器的应用汽车传感器在汽车行业中的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:3.1 发动机管理系统引擎控制单元(ECU)使用各种传感器来监测发动机的温度、压力、氧气含量等参数,并根据这些数据调整燃料喷射、点火时机和进气量等,以提高燃烧效率和降低排放。
3.2 制动系统制动系统中的传感器可监测刹车液位、刹车片磨损程度和车速等参数,以确保刹车系统的安全性和可靠性。
3.3 安全气囊系统安全气囊系统中的传感器可检测车辆碰撞的冲击力和方向,从而触发安全气囊的膨胀和释放,以保护乘车人员的安全。
传感器的原理及其应用论文

传感器的原理及其应用论文摘要本论文主要介绍了传感器的原理及其在各个领域中的应用。
首先,论文阐述了传感器的定义和基本原理。
接着,详细讨论了各种类型传感器的工作原理,包括光学传感器、压力传感器、温度传感器等。
随后,论文探讨了传感器在环境监测、医疗领域、智能交通系统、工业生产等领域的应用案例。
最后,论文总结了传感器的发展趋势和未来的研究方向。
1. 引言传感器是一种能够感知环境中各种物理量并将其转化为可用信号的设备。
它是现代科技中不可或缺的一部分,广泛应用于各个领域。
本章将介绍传感器的基本概念,以及其在不同领域中的重要性和应用前景。
2. 传感器的定义和基本原理2.1 定义传感器是一种能够感知并感知环境中某种物理量,并将其转化为可以用来测量、监测或控制的其他形式的信号的设备。
2.2 基本原理传感器的基本原理是通过感受外部物理量的变化,并将其转化为可测量的电信号或其他形式的输出信号。
传感器通常包括感受部件、转换部件、输出部件和电路部分。
3. 传感器类型及其工作原理3.1 光学传感器光学传感器是一种利用光学原理检测并测量环境物理量的传感器。
它通过感受环境中光线的变化来判断目标物体的位置、颜色、形状等特征。
光学传感器工作原理可分为透射式光电传感器、反射式光电传感器和光纤传感器等。
3.2 压力传感器压力传感器是用于测量系统中气体或液体压力的传感器。
它通过感受被测介质对传感器施加的力来转化为电信号输出。
按其测量原理可分为机械式压力传感器、电阻式压力传感器和微电子压力传感器等。
3.3 温度传感器温度传感器是用于测量环境中温度变化的传感器。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器等。
这些传感器通过测量物体的温度并将其转化为电流或电压信号来实现温度测量。
4. 传感器的应用案例4.1 环境监测传感器在环境监测中起着重要的作用。
例如,大气压力传感器可以用于气象学研究和天气预报,土壤温湿度传感器可以用于农业生产监测,水质传感器可以用于水环境监测等。
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传感器原理及其应用论文摘要:在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。
由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。
这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。
一、传感器简介传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,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首要环节。
(1)、传感器定义及分类信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。
微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。
随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。
传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。
最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。
国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。
按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。
传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。
(2)、传感器的作用人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况,就需要传感器。
因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。
新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。
因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s的瞬间反应。
此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。
显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。
一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。
传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。
由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。
世界各国都十分重视这一领域的发展。
相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。
二、各种类型传感器(1)、电容式传感器电容式物位传感器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程,主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。
电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成,它以两线制4~20mA恒定电流输出为基型,经过转换,可以用三线或四线方式输出,输出信号形成为 1~5V、0~5V、0~10mA等标准信号。
电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。
当料位上升时,因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数,所以电容量随着物料高度的变化而变化。
传感器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流等单元组成。
采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低,对周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。
(2)、电感式传感器图中介绍的是自感式传感器。
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器,又称电感式位移传感器。
这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的,其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。
当把线圈接入测量电路并接通激励电源时,就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。
电感式传感器的特点是:①无活动触点、可靠度高、寿命长;②分辨率高;③灵敏度高;④线性度高、重复性好;⑤测量范围宽(测量范围大时分辨率低);⑥无输入时有零位输出电压,引起测量误差;⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高;⑧不适用于高频动态测量。
电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量(如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等)的测量。
常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。
在实际应用中,这三种传感器多制成差动式,以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。
变间隙型电感传感器这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻(图1)。
它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小,因此常常要考虑两者兼顾。
δ一般取在0.1~0.5毫米之间。
变面积型电感传感器这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积(即磁通截面)随被测量的变化而改变,从而改变磁阻(图2)。
它的灵敏度为常数,线性度也很好。
螺管插铁型电感传感器它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。
其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。
衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。
这种传感器的量程大,灵敏度低,结构简单,便于制作。
(3)、压电式传感器基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
它的敏感元件由压电材料制成。
压电材料受力后表面产生电荷。
此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。
它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
压电式测力传感器压电式测力传感器是利用压电元件直接实现力-电转换的传感器,在拉、压场合,通常较多采用双片或多片石英晶体作为压电元件。
其刚度大,测量范围宽,线性及稳定性高,动态特性好。
当采用大时间常数的电荷放大器时,可测量准静态力。
按测力状态分,有单向、双向和三向传感器,它们在结构上基本一样。
图所示为压电式单向测力传感器的结构图。
传感器用于机床动态切削力的测量。
绝缘套用来绝缘和定位。
基座内外底面对其中心线的垂直度、上盖及晶片、电极的上下底面的平行度与表面光洁度都有极严格的要求,否则会使横向灵敏度增加或使片子因应力集中而过早破碎。
为提高绝缘阻抗,传感器装配前要经过多次净化(包括超声波清洗),然后在超净工作环境下进行装配,加盖之后用电子束封焊。
压电式压力传感器的结构类型很多,但它们的基本原理与结构仍与压电式加速度和力传感器大同小异。
突出的不同点是,它必须通过弹性膜、盒等,把压力收集、转换成力,再传递给压电元件。
为保证静态特性及其稳定性,通常多采用石英晶体作为压电元件。
图所示为压缩式压电加速度传感器的结构原理图,压电元件一般由两片压电片组成。
在压电片的两个表面上镀银层,并在银层上焊接输出引线,或在两个压电片之间夹一片金属,引线就焊接在金属片上,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连。
在压电片上放置一个比重较大的质量块,然后用一硬弹簧或螺栓、螺帽对质量块预加载荷。
整个组件装在一个厚基座的金属壳体中,为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去,避免产生假信号输出,所以一般要加厚基座或选用刚度较大的材料来制造。
测量时,将传感器基座与试件刚性固定在一起。
当传感器感受到振动时,由于弹簧的刚度相当大,而质量块的质量相对较小,可以认为质量块的惯性很小,因此质量块感受到与传感器基座相同的振动,并受到与加速度方向相反的惯性力作用。
这样,质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上。
由于压电片具有压电效应,因此在它的两个表面上就产生了交变电荷(电压),当振动频率远低于传感器固有频率时,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比,即与试件的加速度成正比。
输出电量由传感器输出端引出,输入到前置放大器后就可以用普通的测量器测出试件的加速度,如在放大器中加进适当的积分电路,就可以测出试件的振动加速度或位移。
三、关于传感器的想法随着科学技术的发展人们对测量精度有了更高的要求,这就促使光电传感器不得不随着时代步伐而更新,改善光电传感器性能的主要手段就是应用新材料、新技术制造性能更优越的光电元件。
例如今天光电传感器的雏形,是一种小的金属圆柱形设备,发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源的一种坚固的白炽灯传感器。
由于这种传感器存在各种缺陷,逐渐在测量领域销声匿迹。
到了光纤出现,因为它的各种优越的性能,于是出现了光纤与传感器配套使用的无源元件,另外光纤不受任何电磁信号的干扰,并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。
时代在发展,科学技术在更新,光电传感器种类也日益增多,应用领域也越来越广泛,例如近来一种红外光电传感器已在智能车方面得了到应用,其中一种基于红外传感器的智能车的核心就是反射式红外传感器,它运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块;另外一种基于红外传感器的自寻迹小车则利用红外传感器来采集数据.光电传感器具有其他传感器所不能取代优越性,因此它发展前景非常好,应用也会越来越广泛.。