第六章电感式传感器 13机械2班江裕桥

《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章

差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3）亮度高
（4）相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类：（1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3）液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有：铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高，有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩

《电感式传感器》课件

电感式传感器的应用领域
介绍电感式传感器在工业、农业、医疗等领域的广泛应用。
电感式传感器的优缺点分析
分析电感式传感器的优点、缺点以及与其他类型传感器的比较。
电感式传感器的应用案例
1

电感式传感器在工业领域的应用
案例
电感式传感器在农业领域的应用案例
2
讲述一个实际案例，介绍电感式传感器在工业生产中的应用。
介绍电感式传感器按照不同的特征进行的分类。
电感式传感器的结构与工作原理
电感式传感器的结构
详细解释电感式传感器的内部结构和组成。
电感式传感器的工作原理
阐述电感式传感器是如何通过测量磁场来实现检测和转换的。
电感式传感器的特点
列举电感式传感器相对于其他传感器的优势和特点。
电感式传感器的应用及优缺点
《电感式传感器》PPT课件
为您带来《电感式传感器》的PPT课件，本课件将全面介绍电感式传感器的概述、结构与工作原理、应用及优缺点、应用案例、未来发展趋势等内容。
概述
传感器的定义
介绍传感器的定义以及在技术领域中的关键作用。
电感式传感器的作用
说明电感式传感器在各个行业中的重要作用。
电感式传感器的分类
以一个具体的场景，说明电感式传感器在农业领域中的应用价值。
电感式传感器的未来发展趋势
1 电感式传感器的现状和发展趋势
描述电感式传感器目前的研究状况以及未来的发展趋势。
2 展望电感式传感器的发展前景
展望电感式传感器在未来的应用领域和发展前景。
总结
电感式传感器的重要性
总结电感式传感器在各个领域中的重要作用。
发展趋势展望
回顾并展望电感式传感器的未来发展趋势。

机器人技术基础课件第六章机器人传感器

物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。
6.1 机器人传感器概述
6.1.1 传感器的基本概念
2、传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换部分组成
基
被测量
敏感元件
转换元件
本转换电
电信号
路
6.1 机器人传感器概述
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2.1 位移（位置）传感器
（1）信号性质
输出信号为一串脉冲，每一个脉
冲对应一个分辨角，对脉冲进行计数N，就是对的累加，即，角位移＝N。
如：＝0.352，脉冲N＝1000，
则：
＝ 0.352×1000＝ 352
增量式编码器的信号性质
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
光电编码器是角度（角速度）检测装置，通过光电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲数字量的传感器。具有体积小，精度高，工作可靠等优点，应用广泛。
编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
轴式
套式
电信号
二进制编码
• 满足机器人控制的要求 • 满足机器人自身安全和机器人使用者的安全性要求
6.1 机器人传感器概述
6.1.4 机器人传感器的分类
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,力矩;
热工量:温度、热量、比热容、热流、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面、噪声

第6章磁电磁敏式传感器

霍尔开关
iGMR
的基于巨
传磁感电器阻
效应
第6章磁电式传感器
6.1 磁电感应式传感器
传感与检测技术
➢ 磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化将运动的速度、位移、振动等物理量（机械能）转换成线圈中的感应电动势（电量）输出。是典型的有源传感器。
➢ 导体和磁场发生相对运动时，在导体两端有感应电动势输出，磁电感应式传感器工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电量输出。
信号输出经测量电路转换可获得位移和加速度
• 直接输出电动势，测量速度信号； • 接入积分电路可测量位移信号； • 接入微分电路可测量加速度信号。
esv x vt
a dv dt
• 永久磁铁与线圈间的相对位移十分接近振动体的绝对位移，相对运动速度就接近振动体的振动速度。
第6章磁电式传感器
6.1.3 测量电路
3. 机械振动监测
➢ 机械振动监视系统是监测飞机在飞行中发动机振动变化趋势的系统。磁电式振动传感器固定在发动机上，直接感受发动机的机械振动，并输出正比于振动速度的电压信号。
➢ 因传感器接收飞机上各种频率的振动信号，必须经滤波电路将其它频率信号衰减后，才可能准确测量出发动机的振动速度。当振动量超过
Ic
c
dui dt
ui
u0(t)If
Rf
RCdui dt
u0 t
u0tdduti
adv dt
u0 t
第6章磁电式传感器
传感与检测技术
6.1.4 应用 1. 磁电式扭距传感器
• 圆盘齿引起磁通量变化，在线圈中感应出交流电压；
• 当扭距作用在转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压u1、

第6章-磁电磁敏式传感器

• 磁电式传感器是一种有源传感器，工作时无需加电压，直接将机械能转化为电能输出。
• 测速度时，传感器的输出电压正比于速度信号 u v ，可
以直接放大。
• 输出功率大，稳定可靠，但传感器尺寸大、重，输出阻抗低，通常几十～几千欧，对后置电路要求低，干扰小。
CD-1 型震动速度传感器
工作频率固有频率灵敏度
• 磁阻元件在工作时通常需要加偏置磁场，使磁敏电阻工作在线性区域。
• 无偏置磁场时只能检测磁场不能判别磁性。输出弱磁场时磁阻与磁场关系为：
R =R0（1+MB2）
R0 ——为零磁场内阻； M ——为零磁场系数；
• 外加偏置磁场时磁阻具有极性，相当在检测磁场外加了偏置磁场，工作点移到线性区，磁极性也作为电阻值变化表现出来，这时电阻值的变化为：
代入后：
UH
Bb
IB ned
RH
IB d
K H IB
霍尔常数
RH
1 ne
与材料有关
霍尔灵敏度
KH
RH d
与薄片尺寸有关
式中：ρ—电阻率、n —电子浓度、μ—电子迁移率 μ = υ / E 单位电场强度作用下载流子运动速度。
☻ 可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比
U K I B ☻ 讨论 H
敏元
件
6.3.1 磁敏电阻
（1）磁阻效应
➢ 载流导体置于磁场中，除了产生霍尔效应外，导体中载流子因受洛仑兹力作用要发生偏转，磁场使载流子运动方向的偏转使电流路径变化，起到了加大电阻的作用，磁场越强增大电阻的作用越强。
☺ 外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象称磁阻效应。
➢ 磁阻效应表达式为

传感器技术——电感式传感器ppt课件优选全文

频
励频率应选得较
透
低。频率太高，
射
贯穿深度小于被
式
测厚度，不利于
进展厚度丈量，
通常选鼓励频率
为1kHz左右。
发射线圈L1和接纳线圈L2分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场集肤效应小，浸透深，当低频(音频范围)电压e1加到线圈L1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板，使线圈L2产生感应电动势e2。但由于涡流耗费部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板越厚时，损耗的能量越大，输出电动势e2越小。因此，e2的大小与金属板的厚度及资料的性质有关。实验阐明e2随资料厚度h的添加按负指数规律减少，因此，假设金属板资料的性质一定，那么利用e2的变化即可测厚度。
1 234
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
6
5
型号
线性范围线圈外径分辨力
/m
/mm
/m
线性误差（%）
使用温度 /C
CZF1-1000 1000
7
1
<3
-15+80
CZF1-3000 3000
15
3
<3
-15+80
CZF1-5000 5000
28
5
<3
-15+80
分析上表得出结论：线圈外径与丈量范围及分辨力之间有何关系？
3 互感式传感器〔差动变压器式传感器〕
任务原理：电磁感应中的互感景象。
e12
M
di1 dt
互感M与两线圈的相对位置及周围介质的导磁才干等要素有关，阐明两线圈之间的耦合程度。
〔一〕构造原理与等效电路
差动变压器分气隙型和螺管型两种。目前多采用螺管型差动变压器。

《传感器技术》教学课件第6章

沿电轴方向施加作用力Fx时，在与电轴x垂直的平面上将产生电
荷，其大小为
qx d11Fx
(6-2)
式中, d11为x方向受力的压电系数。
14
若在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy，则电荷仍在与x轴垂直的平面上产生，其大小为
qy
d12
a b
Fy
(6-3)
式中：d12——y轴方向受力的压电系数，根据石英晶体的对称性，有d12=-d11；
在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材料。
7
表6-1 常用压电材料的性能参数
8
6.1.1 压电晶体
以石英晶体为例，它是单晶体中具有代表性同时也是应用最广泛的一种压电晶体，化学式为SiO2。图6-2（a）表示了天然结构的石英晶体外形是一个正六面体。
16
石英晶体具有压电效应与内部分子结构有关。图6-3 是一个单元组体中构成石英晶体的硅离子和氧离子，将硅离子和氧离子在垂直于晶体z轴的xy平面上进行投影，等效为一个正六边形排列。
当石英晶体未受外力作用时，正、负离子正好分布在正六边形的顶角上，形成三个互成120°夹角的电偶
极矩P1、P2、P3。如图6-4（a）所示。
29
压电材料的压电特性可以用压电方程表示，其矩阵形式是：定义压电系数矩阵D为：
30
压电系数矩阵D是正确选择压电元件、受力状态、变形方式、能量转换率以及晶片几何切型的重要依据。石英晶体压电系数矩阵可表示为
式中独立的压电系数是d11和d14；压电系数矩阵可表示为：
其中独立的压电系数是d33、d31和d15三个。

-电感传感器ppt课件

二、电感式滚柱直径分选安装
图3-14 滚柱直径分选安装 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8— 限位挡板 9—电磁翻板 10—容器〔料斗〕
二、电感式滚柱直径分选安装
测微仪
圆柱滚子
电感式滚柱直径分选安装〔外形〕
〔参考中原量仪股份资料〕
滑道
分选仓位轴承滚子外形
差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量M 的变化的安装。当一次线圈接入鼓励电源之后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器。目前运用最广泛的构外型式是螺线管式差动变压器。
差动变压器式传感器的等效电路
〔又称为初级线圈〕，有假设干个二次线圈〔又称次
级线圈〕。当一次线圈加上交流激磁电压Ui后，将在
二次线圈中产生感应电压UO。在全波整流电路中，两
个二次线圈串联，总电压等于两个二次线圈的电压之
和。
＋
请将单相变压
器二次线圈N21、
N22的有关端点按
全波整流电路的要
＋
求正确地衔接起来。
＋
差动变压器式传感器的任务原理
差动电感传感器的特点
在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被丈量挪动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个添加，一个减小，构成差动方式。
1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件
差动电感传感器的特点
曲线1、2为L1、L2 的特性，曲线3为差动特性
请分析：灵敏度、线性度有何变化
差动式电感传感器的特性从构造图可以看出，差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等根本上可以相互抵消，衔铁接受的电磁吸力也较小，从而减小了丈量误差。

第六章热电式传感器PPT课件

.
2、铠装型热电偶
它是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。
.
3、薄膜型热电偶
薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶，它的测量端既小又薄，热容量很小，可用于微小面积上温度测量;动态响应快，可测量快速变化的表面温度。 • 4、表面型热电偶主要用于测量金属块、炉壁、涡轮叶片、轧辊等固体表面温度。 • 5、浸入式热电偶
热电阻的阻值与温度的关系为：
Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3+Dt4)
式中：R0为热电阻在0℃时的电阻值 A、B、C、D为温度系数
(6—19)
.
一、热电阻
• (一)热电阻测温原理
为了准确地测出电阻的大小以反映温度的高低，常采用电桥来测量 Rt阻值的变化，并转化为电压输出△U。在一定范围内， △U与Rt 有良好的线性关系。
负极
红色
绿色
红色
蓝色
红色
黑色
.
(二)冷端温度校正法
配用补偿导线，将冷端延伸至温度基本恒定的地方，但新冷端若不恒为00C，配用按分度表刻度的温度显示仪表，必定会引起测量误差，必须予以校正。
1．计算修正法
E
0
t0
t
已知冷端温度t0，根据中间温度定律，应用下式进行修正：
E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0) 其中，E(t，t0)为回路实际热电势。
什么是电阻式温度传感器？
利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。
.
第二节电阻式温度传感器
金属热电阻传感器—称热电阻

一文读懂电感式传感器

一文读懂电感式传感器电感式传感器被大量应用在各行各业。

特别是机床行业，以及汽车制造等行业更是应用广泛。

电感式传感器利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈自感系数或互感系数的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。

电感式传感器是利用线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。

通常由振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。

其结构简单，无活动电触点，工作寿命长。

而且灵敏度和分辨力高，输出信号强。

线性度和重复性都比较好，能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制。

可以测量位移、振动、压力、流量、比重等参数。

电感式传感器的核心部分是可变的自感或互感，在将被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。

这类传感器的主要特征是具有电感绕组。

电感式传感器的特点（1）结构简单：没有活动的电触点，寿命长。

（2）灵敏度高：输出信号强，电压灵敏度每毫米能达到上百毫伏。

（3）分辨率大：能感受微小的机械位移与微小的角度变化。

（4）重复性与线性度好：在一定位移范围内，输出特性的线性度好，输出稳定。

（5）电感式传感器的缺点是存在交流零位信号，不适宜进行高频动态测量。

电感式传感器的类型电感式传感器可分为自感式传感器、差动变压式传感器和电涡流传感器三种类型。

自感式传感器1、自感式传感器的结构自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

铁芯与衔铁由硅钢片或坡莫合金等导磁材料制成。

自感式传感器结构图2、自感式传感器的工作原理自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。

传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度δ发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯的位移量的大小和方向。

自感式传感器的工作原理示意图当线圈匝数N为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻的函数，只要改变δ或S均可导致电感变化。