电磁传感器

电磁组路径检测方法

电磁组竞赛车模路径检测设计参考方案（竞赛秘书处 2010-1，版本1.0）一、前言第五届全国大学生智能汽车竞赛新增加了电磁组比赛。竞赛车模需要能够通过自动识别赛道中心线位置处由通有100mA交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测。除此之外在赛道的起跑线处还有永磁铁标志起跑线的位置。具体要求请参阅《第五届智能汽车竞赛细则》技术文档。本文给出了一种简便的交变磁场的检测方案，目的是使得部分初次参加比赛的队伍能够尽快有一个设计方案，开始制作和调试自己的车模。本方案通过微型车模实际运行，证明了它的可行性。微型车模运行录像参见竞赛网站上视频文件。二、设计原理 1、导线周围的电磁场根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能汽车竞赛使用路径导航的交流电流频率为20kHz，产生的电磁波属于甚低频（VLF）电磁波。甚低频频率范围处于工频和低频电磁破中间，为3kHz～30kHz，波长为100km～10km。如下图所示：图1：电流周围的电磁场示意图导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。通过检测相应的电磁场的强度和方向可以反过来获得距离导线的空间位置，这正是我们进行电磁导航的目的。由于赛道导航电线和小车尺寸l远远小于电磁波的波长λ，电磁场辐射能量很小（如果天线的长度l远小于电磁波长，在施加交变电压后，电磁波辐射功率正比于天线长度的四次方），所以能够感应到电磁波的能量非常小。为此，我们将导线周围变化的磁场近似缓变的磁场，按照检测静态磁场的方法获取导线周围的磁场分布，从而进行位置检测。由毕奥-萨伐尔定律知：通有稳恒电流I长度为L的直导线周围会产生磁场，距离导线距离为r处P点的磁感应强度为：

(完整版)力-电电磁感应计算题——含答案.docx

1、如图（ a）两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场，质量 m=0.2kg的金属杆垂直于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略，杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其v- t 图像如图（b）所示，在15s 时撤去拉力，同时使磁场随时间变化，从而保持杆中电流为0，求：（ 1）金属杆所受拉力的大小为F；（ 2）0-15s 匀强磁场的磁感应强度大小为；（ 3）15-20s 内磁感应强度随时间的变化规律。 2、如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L=0.2m ，长为 2d， d=0.5m，上半段 d 导轨光滑，下半段 d 导轨的动摩擦因素为μ=，导轨平面与水平面的夹角为θ=30°．匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T，方向与导轨平面垂直．质量为m=0.2kg 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为R=3Ω，导体棒的电阻为r=1 Ω，其他部分的电阻均不计，重力加速度取 g=10m/s 2，求：（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R 上的电量 q；（3）整个运动过程中，电阻R 产生的焦耳热 Q． 3、如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1＝1m，导轨平面与水平面成θ＝30角，上端连接阻值＝ 1． 5Ω的电阻；质量为＝ 0． 2kg 、阻值r＝ 0． 5Ω的金属棒 ab 放在两导轨上，距离导轨最上端为L 2＝ 4m，棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。为保持ab 棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g=10m/s 2 求：（1）当t＝ 2s 时，外力F1的大小；（2）当t＝ 3s 前的瞬间，外力F2的大小和方向；（ 3）请在图丙中画出前4s 外力F随时间变化的图像（规定Ｆ方向沿斜面向上为正）；

飞思卡尔电磁传感器

“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛电磁传感器设计报告学校：天津职业技术师范大学制作人：自动化工程学院电气0714 连刘雷

引言这份技术报告中，我通过自己对这个比赛了解的传感器方面，详尽的阐述了传感器制作的原理和制作方法。具体表现在电路的可行性和实验的验证结果。目录引言 (2) 目录 (2) 第一章、电磁传感器设计思路及实现方案简介 (3) 1.1方案设计思路 (3) 1.2 磁场检测方法 (5) 第二章、电路设计原理 (7) 2.1感应磁场线圈 (7) 2.2信号选频放大 (8) 参考文献 (10)

第一章、电磁传感器设计思路及实现方案简介 1.1方案设计思路根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能汽车竞赛使用路径导航的交流电流频率为20kHz，产生的电磁波属于甚低频（VLF）电磁波。甚低频频率范围处于工频和低频电磁破中间，为 3kHz～30kHz，波长为100km～10km。如下图所示：图1.1、电流周围的电磁场示意图导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。通过检测相应的电磁场的强度和方向可以反过来获得距离导线的空间位置，这正是我们进行电磁导航的目的。由于赛道导航电线和小车尺寸l 远远小于电磁波的波长λ，电磁场辐射能量很小（如果天线的长度l 远小于电磁波长，在施加交变电压后，电磁波辐射功率正比于天线长度的四次方），所以能够感应到电磁波的能量非常小。为此，我们将导线周围变化的磁场近似缓变的磁场，按照检测静态磁场的方法获取导线周围的磁场分布，从而进行位置检测。由毕奥-萨伐尔定律知：通有稳恒电流I 长度为L 的直导线周围会产生磁场，距离导线距离为r 处P 点的磁感应强度为：

电化学传感器工作指南设计及电路图

电化学传感器工作指南及电路图引言本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。之后对各式各样新传感器都进行了开发。直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海外。此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的围。但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许围。至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。因此三电极传感器所能检测浓度围要比两电极大得多。大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能提高传感器的选择性和改进其响应性能。这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。电路可以作成体积很小的低功耗装置。本章后部将提供一些与此有关的电路。四电极系统图1 三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7系列）。这一类型的传感器增加了另一个工作电极，称之为辅助电极。辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选择性。用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。温度影响即使不存在反应气体，传感器的敏感电极也会显示一个很小的讯号电流称之为“基线电流”。虽然在

电磁感应电磁场

一选择题１．如图所示，光滑固定导轨水平放置，两根导体棒P和Q平行放在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（）（A）P和Q将互相靠近；（B）P和Q均向左运动；（C）P和Q将互相远离；（D）P和Q均向右运动。答：（A）。２．如图所示，光滑固定导轨水平放置，两根导体棒P、Q平行放在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（）（A）磁铁的加速度大于g；（B）磁铁的加速度小于g；（C）磁铁的加速度开始时小于g，后来大于g；（D）磁铁的加速度开始时大于g，后来小于g。

答：（B ）。３．一无限长直导体薄板宽为l ，板面与z 轴垂直，板的长度方向沿y 轴，板的两侧与一个伏特计相接。整个系统放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，B 的方向沿z 正方向。如果伏特计与导体平板均以速度v 向y 正方向运动，则伏特计指示的读数值为（A ）0；（B ）vBl 21；（C ）vBl ；（D ）2vBl 。答：（A ）。４．长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为

l b a v （A ）Blv （B ） sin Blv （C ） cos Blv （D ）0 答：（D ）。５．如图，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈上端振动时，若空气阻力不计，则：（A ）条形磁铁的振幅将逐渐减小；（B ）条形磁铁的振幅不变；（C ）线圈中将产生大小改变而方向不变的直流电；（D ）线圈中无电流产生。答：（A ）。６．如图，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈上端振动时，若空气阻力不计，则：（A ）线圈中将产生大小和方向都发生改变的交流电；（B ）条形磁铁的振幅不变；（C ）线圈中将产生大小改变而方向不变的直流电；（D ）线圈中无电流产生。答：（A ）。７．在磁感强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B 的夹角为，则通过半球面S 的磁通量（取弯面向外为正）为 n B S

力平衡加速度传感器原理设计t

力平衡加速度传感器原理设计摘要：本文介绍了一种力平衡加速度传感器的原理设计方法。差容式力平衡加速度传感器在传统的机械传感器的基础上，采用差动电容结构，利用反馈原理把被测的加速度转换为电容器的电容量变化，将加速度的变化转变为电压值。使传感器的灵敏度、非线性、测量范围等性能得到很大的提高，使其在地震、建筑、交通、航空等各领域得到广泛应用。关键词：加速度差容式力平衡传感器加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。 1、加速度传感器原理概述加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。差容式力平衡加速度传感器则把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。实现这种功能的方法有变间隙，变面积，变介电常量三种，差容式力平衡加速度传感器利用变间隙，且用差动式的结构，它优点是结构简单，动态响应好，能实现无接触式测量，灵敏度好，分辨率强，能测量0.01um甚至更微小的位移，但是由于本身的电容量一般很小，仅几pF至几百pF，其容抗可高达几MΩ至几百 MΩ，所以对绝缘电阻的要求较高，并且寄生电容（引线电容及仪器中各元器件与极板间电容等）不可忽视。近年来由于广泛应用集成电路，使电子线路紧靠传感器的极板，使寄生电容，非线性等缺点不断得到克服。差容式力平衡加速度传感器的机械部分紧靠电路板，把加速度的变化转变为电容中间极的位移变化，后续电路通过对位移的检测，输出

一个对应的电压值，由此即可以求得加速度值。为保证传感器的正常工作.，加在电容两个极板的偏置电压必须由过零比较器的输出方波电压来提供。 2、变间隙电容的基本工作原理如式2－1所示是以空气为介质，两个平行金属板组成的平行板电容器，当不考虑边缘电场影响时，它的电容量可用下式表示：由式（2－1）可知，平板电容器的电容量是、A、的函数，如果将上极板固定，下极板与被测运动物体相连，当被测运动物体作上、下位移（即变化）或左右位移（即A变化）时，将引起电容量的变化，通过测量电路将这种电容变化转换为电压、电流、频率等电信号输出根据输出信号的大小，即可测定物体位移的大小，若把这种变化应用到电容式差容式力平衡传感器中，当有加速度信号时，就会引起电容变化 C，然后转换成电压信号输出，根据此电压信号即可计算出加速度的大小。由式（2－2）可知，极板间电容C与极板间距离是成反比的双曲线关系。由于这种传感器特性的非线性，所以工作时，一般动极片不能在

第12章电磁感应电磁场

第十二章电磁感应电磁场问题 12-1 如图,在一长直导线L 中通有电流I ,ABCD 为一矩形线圈,试确定在下列情况下，ABCD 上的感应电动势的方向：(1)矩形线圈在纸面内向右移动；(2)矩形线圈绕AD 轴旋转；（3）矩形线圈以直导线为轴旋转. 解导线在右边区域激发的磁场方向垂直于纸面向里，并且由2I B r μ0=π可知，离导线越远的区域磁感强度越小，即磁感线密度越小．当线圈运动时通过线圈的磁通量会发生变化，从而产生感应电动势．感应电动势的方向由楞次定律确定．（1）线圈向右移动，通过矩形线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，线圈中感应电动势的方向为顺时针方向．（2）线圈绕AD 轴旋转，当从0到90时，通过线圈的磁通量减小，感应电动势的方向为顺时针方向．从90到180时，通过线圈的磁通量增大，感应电动势的方向为逆时针. 从180到270时，通过线圈的磁通量减少，感应电动势的方向为顺时针．从270到360时，通过线圈的磁通量增大，感应电动势的方向为逆时针方向. （2）由于直导线在空间激发的磁场具有轴对称性，所以当矩形线圈以直导线为轴旋转时，通过线圈的磁通量并没有发生变化，所以，感应电动势为零. 12-2 当我们把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环中时,铜环内有感应电流和感应电场吗？如用塑料圆环替代铜质圆环,环中仍有感应电流和感应电场吗？解当把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环过程中，穿过铜环的磁通量增加，铜环中有感应电流和感应电场产生；当用塑料圆环替代铜质圆环，由于塑料圆环中的没有可以移动的自由电荷，所以环中无感应电流和感应电场产生. 12-3 如图所示铜棒在均匀磁场中作下列各种运动，试问在哪种运动中的铜棒上会有感应电动势？其方向怎样？设磁感强度的方向铅直向下．（１）铜棒向右平移［图(a)］；（２）铜棒绕通过其中心的轴在垂直于B 的平面内转动［图(b)］；（３）铜棒绕通过中心的轴在竖直平面内转动［图(c)］． C I

电磁感应_电磁场-答案

电磁感应电磁场一、选择题 1.在赤道平面上空沿东西方向水平放置一根直导线，如果让它保持水平位置自由下落，那么导线两端的电势差（ B ）（A ）为零（B ）不为零（C ）恒定不变（D ）以上说法均不对 2.如图所示，边长为h 的矩形线框从初始位置由静止开始下落，进入一水平的匀强磁场，且磁场方向与线框平面垂直。H>h ，已知线框刚进入磁场时恰好是匀速下落，则当线框出磁场时将做（ B ）（A ）向下匀速运动（B ）向下减速运动（C ）向下加速运动（D ）向上运动 3.如图所示，a 、b 圆形导线环处于同一平面，当a 环上的电键S 闭合的瞬时，b 环中的感应电流方向及b 环受到的安培力方向：( A ) （A ）顺时针，沿半径向外（B ）顺时针，沿半径向里（C ）逆时针，垂直纸面向外（D ）逆时针，垂直纸面向里 4.如图所示，两个闭合铝环A 、B 与一个螺线管套在同一铁芯上，A 、B 可以左右摆动，则( A ) （A ）在S 闭合的瞬间，A 、B 相吸（B ）在S 闭合的瞬间，A 、B 相斥（C ）在S 断开的瞬间，A 、B 不动（D ）在S 断开的瞬间，A 、B 相斥 5.如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻，其它电阻不计.导体MN 放在导轨上，在水平恒力F 的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场边界PQ 与MN 平行，从MN 进入磁场开始计时，通过MN 的感应电流i 随时间t 的变化不可能是下图中的（ B ） 6.将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时（ D ） (A) 铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势． (B) 铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小． (C) 铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大． (D) 两环中感应电动势相等． 7.如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为（ D ） t i Ａ t i Ｂ t i D t i C h H ×××××× ×××××× a b S N R M P Q F

飞思卡尔智能车比赛电磁组路径检测设计方案

飞思卡尔智能车比赛电磁组路径检测设计方案电磁组竞赛车模路径检测设计参考方案 (竞赛秘书处 2010-1，版本 1.0) 一、前言第五届全国大学生智能汽车竞赛新增加了电磁组比赛。竞赛车模需要能够通过自动识别赛道中心线位置处由通有 100mA 交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测。除此之外在赛道的起跑线处还有永磁铁标志起跑线的位置。具体要求请参阅《第五届智能汽车竞赛细则》技术文档。本文给出了一种简便的交变磁场的检测方案，目的是使得部分初次参加比赛的队伍能够尽快有一个设计方案，开始制作和调试自己的车模。本方案通过微型车模实际运行，证明了它的可行性。微型车模运行录像参见竞赛网站上视频文件。二、设计原理 1、导线周围的电磁场根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能汽车竞赛使用路径导航的交流电流频率为 20kHz，产生的电磁波属于甚低频(VLF) 电磁波。甚低频频率范围处于工频和低频电磁破中间，为 3kHz,30kHz，波长为 100km,10km。如下图所示: 图 1:电流周围的电磁场示意图

导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。通过检测相应的电磁场的强度和方向可以反过来获得距离导线的空间位置，这正是我们进行电磁导航的目的。由于赛道导航电线和小车尺寸 l 远远小于电磁波的波长，，电磁场辐射能量很小(如果天线的长度 l 远小于电磁波长，在施加交变电压后，电磁波辐射功率正比于天线长度的四次方)，所以能够感应到电磁波的能量非常小。为此，我们将导线周围变化的磁场近似缓变的磁场，按照检测静态磁场的方法获取导线周围的磁场分布，从而进行位置检测。由毕奥-萨伐尔定律知:通有稳恒电流 I 长度为 L 的直导线周围会产生磁场，距离导线距离为 r 处 P 点的磁感应强度为: 图 2 sin直线电流的磁场 , d, ,(0 , 4 10, 7 TmA 1 ) B , ，， cos,1 2 ，。 (1) ,1 4 r 由此得: B , cos, 4 r 4 r

力矩传感器

自行车力矩传感器自行车力矩传感器的诞生自行车是传统产业，具有100多年的历史。从原始的以脚踏力驱动的普通车发展到公路车、山地车、技术车、竞赛车、折叠车等几十种不同用途的车种，直到现在主流的电动自行车，还有再发展中的智能助力自行车。从助力方式上基本经历了，从脚踏力到电动助力再到混合动力的过程。随着人类文明的进步和自行车的发展，一些骑行爱好者，不仅仅关注自行车带来的骑行体验和健身体验，他们会更关注自行车所带来的人车互动体验，如何能让自行车感知人的踏力，感知人体的疲劳程度，实时反馈自行车本身的部件安全稳定状态，让自行车和人更紧密的结合起来，达到人车合一的境界，成为自行车发展史上的另一个高度追求。现阶段随着传感器技术的发展，近几年出现了，利用传感器技术采集人骑行时的踏力变化，通过电磁感应采集信号反馈给控制系统，再由控制系统条件电池放电从而控制电机，达到智能助力的结果。给骑行爱好者提供更佳的驱动效率和骑行体验，在人车交互历史上卖出了重要的一步。如何采集人骑行的踏力变化，自行车研究者给出了多种方案，但其方案系统中关键部件力矩传感器一直是技术的核心焦点。由此，自行车力矩传感器诞生了。目前自行车力矩传感器的种类： 1中轴力矩传感器又分为中轴双边力矩传感器和中轴单边力矩传感器。当然，双边要比单边更有技术优势。而且中轴双边力矩传感器是未来的发展趋势。实物如下图：

下面主要阐述中轴双边力矩传感器的特点：（1）通过非接触技术精确测量左右脚踏力矩（2）通过非接触技术测量速度，每转6个脉冲信号（3）通过非接触技术测量脉冲信号的宽度来判断脚踏转向（4）防水/防锈设计（5）并大幅减少磨损和信号误差，使得信号更加稳定可靠目前国外成熟生产厂家有Tranz、Thun、Fag、台湾有中华机车。国内厂家有SEMPU森浦驱动、苏州竭诚。根据了解国内具有专利优势和成熟市场产品测试经验的是SEMPU森浦。 2齿轮力矩传感器一般是安装在自行车牙盘上，目前已有部门骑行爱好者自己经常了组装测试。实物如下图：齿轮力矩传感器启动时，根据人脚踩启动力的大小即时启动而且根据人力的大小，加力大小呈线性比例输出。磁盘旋转一周采集90余次信号，数据量大，人脚踩加力与输出之间的响应及时，停止踩踏及时断电，总时间均在250mS完成。采取防水设计，结构简洁，零件数少。缺点：信号随着骑行环境因素误差偏大，信号采集不够精准。而且产品需要定制更换。 3 JDMM右链传感器安装在自行车右链护盘位置。实物如下图：

扭矩和张力传感器在生产及工业控制领域应用

扭矩和张力传感器在生产及工业控制领域应用扭矩传感器扭矩传感器，（又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪）分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。应用范围 ?电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测； ?风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测； ?铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测； ?可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测； ?可用于制造粘度计； ?可用于过程工业控制自动化项目中应变式扭矩传感器基本原理 ?扭矩的测量：采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。特点 ?信号输出可任意选择波形─方波或脉冲波。 ?检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。 ?不需反复调零即可；连续测量正反扭矩。 ?即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。 ?体积小、重传感器可脱离二次仪表独立使用，只要按插座针号提供+15V，-15V （200mA）的电源，即可输出阻抗与扭矩成正比的等方波或脉冲波频率信号。量轻、易于安装。 ?测量范围：0—10000Nm标准可选, 非标准2万Nm、3万Nm、5万Nm、8万Nm、10万Nm，特殊量程可定制。

主要功能及性能指标 ?扭矩示值误差：<±0.5 % F · S 灵敏度：1±0.2 mv / V ?非线性：<±0.25 % F· S 重复性：<±0.2% F2S ?回差：<0.2 % F· S 零飘（24小时）：<0.5 % F2S ?零点温飘：<0.5 % F· S /10℃输出阻抗：1KΩ±3Ω ?绝缘阻抗：>500MΩ静态超载：120 % ?断裂负载：200 % 使用温度：0 ～60℃ ?储存温度：－20 ～70℃电源电压：+15V±5%,-15V±5% ?总消耗电流：<130mA 频率信号输出：5KHz—15KHz ?负额定扭矩：5KHz±10Hz 零扭矩：10KHz±10Hz ?正额定扭矩：15KHz±10Hz 信号占空比：（50±10）% 工作过程 ?将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的。因此实现了无接触的能源及信号传递功能。信号输出与信号采集 ?1、扭矩信号输出基本形式： ?（1）方波信号、脉冲信号。 ?（2）扭矩传感器的标准信号输出是频率信号，即5-15KHz；为了适应客户需求，无需外置模块，与原始输出电路整合设计直接输出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V 模拟信号，方便客户采。 ?2、扭矩信号处理形式： ?（1）扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。 ?（2）扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及RS232通讯信号。 ?（3）直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或PLD进行处理。几种安装方式 1水平安装:

电磁感应习题解答电磁场习题解答

第十三章电磁感应一选择题 3．如图所示，一匀强磁场B 垂直纸面向内，长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动，除电阻 R 外，其它部分电阻不计，当ab 以匀速v 向右运动时，则外力的大小是： R L B R L B R L B R BL L B 22222222 2 E. D. 2 C. B. A.v v v v v 解：导线ab 的感应电动势v BL =ε，当ab 以匀速v 向右运动时，导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以 R L B L R B F F v 22= ==ε 安外。所以选（D ） 4．一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着， B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图，设t = 0 时，铜棒与Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：（） A. )cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 2 1 2 选择题4图选择题3 v

C. )cos(22θωω+t B L D. B L 2ω E. B L 22 1ω 解：???===??=L L BL l l B l B )0022 1d d d ωωεv l B v （所以选（E ） 6．半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中，B 垂直于线圈平面向上。如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1，则线圈中的感应电场为：（） A ． 2π(3 t + 1)R 2 ,顺时针方向；Ｂ． 2π(3 t + 1)R 2 , 逆时针方向； C ． (3 t + 1)R ,顺时针方向； D ． (3 t + 1)R ,逆时针方向；解：由??????-=?S B l E d d i t ，则感应电场的大小满足 2i π)26(π2R t R E +=? 解出 E i = (3 t + 1)R 所以选（C ）。 7．在圆柱形空间内有感应强度B 的均匀磁场，如图所示，B 的大小以速率d B/d t 变化，在磁场中有C ，D 两点，其间可放置直导线和弯曲导线，则( ) A ．电动势只在直导线中产生 × ×

电化学气体传感器的优缺点

不同电化学气体传感器中所包含的不同成份决定了它可与相应的毒气发生反应;测量头可测量反应所产生的电流并将其转换成气体浓度值（ppm或ppb）。催化传感器在涂有催化剂的小球上“无焰燃烧”可燃性气体;测量头可测量电阻的变化并通过a/d 转换，显示变化相应的读数。一般以爆炸下限作为满量程。由于电化学型和催化燃烧型测量头相对较低的成本，它们通常被用于“源点”（即泄漏有可能发生的地方）处的测量。因而对泄漏的反应迅速并可连续探测。另外，由于没有可移动部件，所以不会造成机械故障。但是，这两种类型的传感器也有缺点：一些气体传感器不但对与之相应的气体（即它们按照设计应该反应的气体）反应，而且对其他气体（干扰气体）也发生反应，因此有必要注意在设计和安装过程中避免将这些传感器用在有可能有干扰气体存在的地方。传感器需要定期标定，通常为三个月一次（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）;传感器在使用1到3年后通常需要更换（视不同品牌，工作环境，工作状态等因素的影响）。另外，有些品牌的传感器使用的是电解溶液，这就需要定期填充电解液。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/bc9517861.html,。

霍尔传感器-磁场传感器

霍尔传感器-磁场传感器霍尔效应是磁电效应的一种，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，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。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。 1）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。（2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得超过1分钟。、（3）原边电流母线温度不得超过85℃，这是ABS工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。（4）传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时，2倍以上的过载电流不得超过1分钟。（5）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。（6）在大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。（7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器5～10cm一个超过传感器原边电流值2倍的电流，所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时，相间距离应大于5～10cm。

磁电式传感器是利用电磁感应原理

磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。有时也称作电动式或感应式传感器，只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz 。磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W 匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e 与磁通变化率d Φ/dt 有如下关系： dt d W e φ-= (5-1) 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。图5.1 变磁通式结构(a)旋转型（变磁阻）； (b)平移型（变气隙）在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种，如图5-2所示。图(a)为动圈式，图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。当线圈与磁铁间有相对运动是，线圈中产生的感应电势e 为:

图5.2 恒磁通式结构 (a)动圈式；(b)动铁式 Blv e = (5-2) 式中 B ——气隙磁通密度(T)；ｌ——气隙磁场中有效匝数为W 的线圈总长度(m)为ｌ＝ｌa W （ｌa 为每匝线圈的平均长度)； ν——线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms -1)。当传感器的结构确定后，式(5-2)中B 、ｌa 、W 都为常数，感应电势e 仅与相对速度v 有关。传感器的灵敏度为: Bl v e S == (5-3) 为提高灵敏度，应选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B ；增加ｌa 和W 也能提高灵敏度，但它们受到体积和重量、内电阻及工作频率等因素的限制。为了保证传感器输出的线性度，要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是选择合理的结构形式、材料和结构尺寸，以满足传感器基本性能要求。一.传递矩阵㈠.机械阻抗图5.3(a)所示的质量为m 、弹簧刚度为k ，阻尼系数为c 的单自由度机械振动系统。设在力F 作用下产生的振动速度和位移分别为ν和x ，由此可列出

扭矩传感器零点校正方向机扭矩传感器校正

扭矩传感器零点校正方向机扭矩传感器校正一、扭矩传感器简介扭矩传感器是电控动力转向系统的重要组成元件之一。用来测量驾驶员作用在方向盘上力矩的大小和方向，并将其转换为电信号，动力转向ECU接收此信号及车速信号，决定辅助动力的方向和大小，从而在低速行驶时控制转向力矩变小。在高速行驶时控制转向力矩适度增大。有的扭矩传感器还能够测量方向盘转角的大小和方向。扭矩测量系统比较复杂且成本高，很多元件都是集成在一起的，如丰田车系就把转向电动机、扭矩传感器和转向柱集成到一起构成转向柱总成，这样使转向控制更精确、更可靠。扭矩传感器目前可分为接触式和非接触式两种，非接触式扭矩传感器又叫滑动可变电阻式扭矩传感器，接触式扭矩传感器是在转向轴与转向小齿轮之间安装了一个扭杆，当转向系统工作时利用滑环和电位计测量扭杆的变形量并转化为电压信号。非接触式扭矩传感器中有两对磁极环，当输入轴和输出轴之间发生相对转动时，磁极环之间的空气间隙发生变化，从而引起电磁感应系数的变化，在线圈中产生感应电压，并将电压信号转化为扭矩信号。非接触式扭矩传感器的优点是体积小精度高。如丰田卡罗拉轿车就采用了非接触式扭矩传感器。一般情况下，当扭矩传感器损坏或性能不佳时会导致转向系统出现以下故障：

1 转向困难； 2 左右转向力矩不同或转向力矩不均； 3 行驶时转向力矩不随车速改变或方向盘不能正确回正； 4 组合仪表上P／S警告灯亮起； 5，产生故障码C1511、C1512、C1513、C1514、C1515、C1516。由于扭矩传感器装于转向柱总成内，所以如果扭矩传感器损坏。只能更换转向柱总成，因为扭矩传感器是一个精密元件，当更换了扭矩传感器后，要对其进行零点校正，如果未对其零点校正，即使更换了完好的扭矩传感器，转向系统仍会故障依旧，所以，更换扭矩传感器后进行扭矩传感器的零点校正就像组装发动机时要对正时一样重要。二、扭矩传感器零点校正

电磁感应电磁场习题(推荐文档)

第十三章电磁感应电磁场习题（一）教材外习题电磁感应习题一、选择题： 1．一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将（A ）加速铜板中磁场的增加（B ）减缓铜板中磁场的增加（C ）对磁场不起作用（D ）使铜板中磁场反向（） 2．在如图所示的装置中，当把原来静止的条形磁铁从螺线管中按图示情况抽出时，（A ）螺线管线圈中感生电流方向如A 点处箭头所示。（B ）螺线管右端感应呈S 极。（C ）线框EFGH 从图下方粗箭头方向看去将逆时针旋转。（D ）线框EFGH 从图下方粗箭头方向看去将顺时针旋转。（） 3．在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流（A ）以情况Ⅰ中为最大（B ）以情况Ⅱ中为最大（C ）以情况Ⅲ中为最大（D ）在情况Ⅰ和Ⅱ中相同（） 4．如图所示，一矩形金属线框，以速度v 从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中。不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对

时间的函数关系？（从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正） 5．如图，一矩形线框（其长边与磁场边界平行）以匀速v 自左侧无场区进入均匀磁场又穿出，进入右侧无场区，试问图（A ）—（E ）中哪一图象能最合适地表示线框中电流i 随时间t 的变化关系？（不计线框自感）（） 6．在一个塑料圆筒上紧密地绕有两个完全相同的线圈aa '和bb '，当线圈aa '和bb '如图（1）绕制时其互感系数为M 1，如图（2）绕制时其互感系数为M 2，M 1与M 2的关系是（A ）M 1 = M 2 ≠ 0 （B ）M 1 = M 2 = 0 （C ）M 1 ≠ M 2，M 2=0 （D ）M 1≠M 2，M 2≠0 （） 7．真空中两根很长的相距为2a 的平行直导线与电源组成闭合回路如图。已知导线中的电流强度为I ，则在两导线正中间某点P 处的磁能密度为（A ）200)2(1a I πμμ （B ）200)2(21 a I πμμ （C ）200)2(21 a I πμμ （D ）0 （）

传感器的种类及特性分析

一、传感器地特性 ()传感器地动态性.动特性是指传感器对随时间变化地输入量地响应特性.动态特性输入信号变化时，输出信号随时间变化而相应地变化，这个过程称为响应.传感器地动态特性是指传感器对随时间变化地输入量地响应特性.动态特性好地传感器，当输入信号是随时间变化地动态信号时，传感器能及时精确地跟踪输入信号，按照输入信号地变化规律输出信号. 当传感器输入信号地变化缓慢时，是容易跟踪地，但随着输入信号地变化加快，传感器地及时跟踪性能会逐渐下降.通常要求传感器不仅能精确地显示被测量地大小，而且还能复现被测量随时间变化地规律，这也是传感器地重要特性之一.文档来自于网络搜索 ()传感器地线性度.通常情况下，传感器地实际静态特性输出是条曲线而非直线.在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度地读数，常用一条拟合直线近似地代表实际地特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度地一个性能指标.拟合直线地选取有多种方法.如将零输入和满量程输出点相连地理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差地平方和为最小地理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线.文档来自于网络搜索 ()传感器地灵敏度.灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△ 对输入量变化△ 地比值.它是输出一输入特性曲线地斜率.如果传感器地输出和输入之间显线性关系，则灵敏度是一个常数.否则，它将随输入量地变化而变化.灵敏度地量纲是输出、输入量地量纲之比.例如，某位移传感器，在位移变化时，输出电压变化为,则其灵敏度应表示为.当传感器地输出、输入量地量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数.文档来自于网络搜索 ()传感器地稳定性.稳定性表示传感器在一个较长地时间内保持其性能参数地能力.理想地情况是不论什么时候，传感器地特性参数都不随时间变化.但实际上，随着时间地推移，大多数传感器地特性会发生改变.这是因为敏感器件或构成传感器地部件，其特性会随时间发生变化，从而影响传感器地稳定性.文档来自于网络搜索 ()传感器地分辨力.分辨力是指传感器可能感受到地被测量地最小变化地能力.也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化.当输入变化值未超过某一数值时，传感器地输出不会发生变化，即传感器对此输入量地变化是分辨不出来地.只有当输入量地变化超过分辨力时，其输出才会发生变化.通常传感器在满量程范围内各点地分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化地输入量中地最大变化值作为衡量分辨力地指标.上述指标若用满量程地百分比表示，则称为分辨率.文档来自于网络搜索 ()传感器地迟滞性.迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出输入特性曲线不一致地程度，通常用这两条曲线之间地最大差值△与满量程输出地百分比表示.迟滞可由传感器内部元件存在能量地吸收造成.文档来自于网络搜索 ()传感器地重复性.重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致地程度.各条特性曲线越靠近，说明重复性越好，随机误差就越小.如图所示为输出特性曲线地重复特性，正行程地最大重复性偏差为.反行程地最大重复性偏差为.取这两个最大偏差中地较大者为，再以其占满量程输出地百分数表示，就是重复误差，即一士X ()重复性是反映传感器精密程度地重要指标.同时，重复性地好坏也与许多随机因素有关，它属于随机误差，要用统计规律来确定.文档来自于网络搜索二、常见地传感器种类 .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地一种器件.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.文档来自于网络搜索 .变频功率传感器变频功率传感器通过对输入地电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光

电化学传感器结构

1：产品结构和基本原理电化学一氧化碳气体传感器结构采用密闭式设计，由电极、过滤器、透气膜、电解液、电极引出线（管脚）、壳体等部分组成。详见下图。透气孔壳体过滤器工作电极透气膜电解液对电极参比电极管脚电化学一氧化碳气体传感器结构示意图一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能。如上图所示，当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为： CO+H2O→CO2+2H++2e- 在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：1/2 O2+2H++2e-→H2O 因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为： 2CO+2O 2CO2 这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。 2、主要特点公司生产的传感器是以定电位电解为原理，拥有普通的接触式半导体传感器所不具有的许多特性。（1 ）更宽的输出和气体浓度线性范围；