计算机网络文档格式.docx
《计算机网络文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
①电阻式传感器介绍
电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转化成电阻值的变化，再经过转换电路变成电量输出。
根据传感器组成材料变化或传感器原理变化，产生了各种各样的电阻式传感器，主要包括应变式传感器及压阻式传感器。
电阻传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度和温度等非电量参数。
电阻式传感器结构简单，性能稳定，灵敏度较高，有的还可用于动态测量。
②常见应变片材料
材料名称
成分
灵敏度
电阻率
温度系数
线胀系数
元素
含量
Sg
mm2/m
×
10-6/℃
康铜
Cu
Ni
57%
43%
1.7～2.1
0.49
-20～20
14.9
镍铬合金
Cr
80%
20%
2.1～2.5
0.9～1.1
110～150
14.0
镍铬铝合金（卡玛合金）
Al
Fe
73%
3～4%余量
2.4～2.6
1.33
-10～10
13.3
③应用注意事项
（1）应变极限随应变加大，应变器件输出的非线性加大，一般将误差达到10%时对应的应变，作为应变器件的应变极限。
（2）机械滞后敏感栅、底基及胶粘层承受机械应变后，一般都会存在残余变形，造成应变器件的机械滞后。
（3）零漂和蠕变在恒定温度，无机械应变时，应变器件阻值随时间变化的特性，称为零漂；
在恒定温度、恒定应变时，应变器件阻值随时间变化的特性，称为蠕变。
（4）零漂和蠕变的原因应变器件制造过程中产生的内应力；
在一定温度和载荷条件下电阻丝材料、胶粘剂和底基内部结构的变化。
（5）绝缘电阻粘在试件上的应变器件的引出线与试件之间的电阻通常绝缘电阻为50-100M，在长时间精密测量时要求大于100M，甚至达到10G。
（6）最大工作电流应变器件正常工作允许通过的最大电流。
通常静态测量时为25mA，动态测量时为75-100mA。
工作电流过大会导致应变器件过热、灵敏度变化、零漂和蠕变增加，甚至烧毁。
（7）温度影响由温度变化导致的应变器件电阻变化与由应变引起的电阻变化往往具有同等数量级，须用适当电路进行温度补偿。
④产品图片
两端梁
悬臂梁
扭矩传感器
压力传感器
位移传感器
2.电感传感器
①电感式传感器介绍
电感式传感器利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。
电感式传感器具有结构简单,工作可靠,测量精度高,零点稳定,输出功率较大等一系列优点,其主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约,传感器自身频率响应低,不适用于快速动态测量。
电感式传感器种类很多，常见的有自感式传感器，互感式传感器和电涡流式传感器三种。
②电感式传感器的应用
电感传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,在工业自动控制系统中被广泛采用。
它主要用于测量微位移，凡是能转换成位移量变化的参数，如压力、力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位等都可以用电感式传感器来进行测量。
其应用范围主要包括：
可测量弯曲和偏移；
可测量振荡的振幅高度；
可控制尺寸的稳定性；
可控制定位；
可控制对中心率或偏心率。
电感传感器还可用作磁敏速度开关、齿轮龄条测速等，该类传感器广泛应用于纺织、化纤、机床、机械、冶金、机车汽车等行业的链轮齿速度检测，链输送带的速度和距离检测，齿轮龄计数转速表及汽车防护系统的控制等。
另外该类传感器还可用在给料管系统中小物体检测、物体喷出控制、断线监测、小零件区分、厚度检测和位置控制等。
③三种常用电感传感器
2.1变磁阻式传感器
M.Faraday电磁感应定律（1831年）：
当一个线圈中电流i变化时，该电流产生的磁通Φ也随之变化，因而在线圈本身产生感应电势e，这种现象称之为自感。
产生的感应电势称为自感电势。
变磁阻式传感器的结构如图3.1所示。
它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
图3.1变磁阻式传感器结构示意图
特点：
变磁阻式传感器具有很高的灵敏度，这样对待测信号的放大倍数要求低。
但是受气隙δ宽度的影响，该类传感器的测量范围很小。
2.2差动变压器式传感器
把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。
这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等。
变隙式传感器的结构原理如图3.2所示。
图3.2差动变压器式传感器的结构示意图
图3.2中r1a与L1a,r1b与L1b,r2a与L2a,r2b与L2b，分别为W1a,W1b,W2a,W2b绕阻的直流电阻与电感。
2.3电涡流式传感器
金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡一样在导体转圈，这种现象称为涡流效应。
电涡流式传感器结构示意图如图3.3所示。
根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。
图3.3电涡流式传感器结构
④电感式传感器的优缺点
电感式传感器的主要优点是：
（1）结构简单，可靠；
（2）灵敏度高，最高分辨力达0.1μm；
（3）测量精确度高，输出线性度可达±
0.1%；
（4）输出功率较大，在某些情况下可不经放大，直接接二次仪表。
其缺点是：
（1）传感器本身的频率响应不高，不适于快速动态测量；
（2）对激磁电源的频率和幅度的稳定度要求较高;
（3）传感器分辨力与测量范围有关，测量范围大，分辨力低，反之则高。
⑤使用注意事项
（1）方案选择
在选择方案之前应首先弄清给定的技术指标，如示值范围、示值误差、分辨力、重复性误差、时漂、温漂、使用环境等。
（2）铁心材料的选择
铁心材料选择的主要依据是要具有较高的导磁系数，较高的饱和磁感应强度和较小的磁滞损耗，剩磁和矫顽磁力都要小。
另外，还要求电阻率大，居里点温度高，磁性能稳定，便于加工等。
常用导磁材料有铁氧体、铁镍合金、硅钢片和纯铁。
（3）电源频率的选择
提高电源频率有下列优点：
能提高线圈的品质因数；
灵敏度有一定的提高；
适当提高频率还有利于放大器的设计。
但是，过高的电源频率也会带来缺点，如铁心涡流损耗增加；
导线的集肤效应等会使灵敏度减低；
增加寄生电容（包括线圈匝间电容）以及外界干扰的影响。
⑥产品图片
电涡流式传感器
差动变压器式传感器
电感式测微仪
3.热电传感器
①热电式传感器介绍
热电式传感器是一种将温度变化转换为电量的装置。
它是利用某些材料或元件的性能随温度变化的特性来进行测量的。
例如将温度变化转换为电阻、热电动势、热膨胀、导磁率等的变化，再通过适当的测量电路达到检测温度的目的。
按照测温方法的不同，热电式传感器分为接触式和非接触式两大类。
②热电式传感器应用
热电传感器主要应用于对温度的检测，广泛应用于冶金，锻造，化工，电子，环境监测，温控等领域。
③热电式传感器分类
3.1接触式热电传感器
3.1.1热电偶温度传感器
热电偶温度传感器的工作原理基于材料的热电效应：
两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，在该回路中就会产生电动势。
如图1所示
图1热电偶式传感器
热偶式传感器的影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关，两热电极相同时，总电动势为0，两接点温度相同时，总电动势为0。
对于已选定的热电偶，当参考端温度t0恒定时，eAB（t0）=c为常数，则总的热电动势就只与温度t成单值函数关系，即：
可见，只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度t，这就是利用热电偶测温的原理。
表1为常用的电偶材料搭配及性能指标。
表1常用的电偶材料及性能指标
热偶名称
适用温度（1型）
允许差值
铜-铜镍
-40~350℃
0.5℃
镍铬-铜镍
-40~800℃
1.5℃
铁-铜镍
-40~750℃
铂铑-铂
0~1100℃
热电偶式传感器的缺点:
体积大，灵敏度低。
热电偶式传感器的优点:
寿命长，抗干扰能力好，测温范围宽。
3.1.2热电阻温度传感器
热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
典型的热阻式传感器如图2所示。
表2给出了铜热电阻的分度表。
图2热电阻式温度传感器
表2铜热电阻分度表（R=50欧）
温度/℃
-50
-40
-30
-20
-10
10
20
30
40
50
电阻/Ω
39.24
41.40
43.55
45.70
47.85
50.00
52.14
45.28
56.42
58.56
60.70
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
62.84
64.98
67.12
69.26
71.40
73.54
75.68
77.83
79.98
82.13
热电阻式温度传感器的优点:
电阻温度系数大，灵敏度高；
电阻率高，热惯性小；
结构简单。
热电阻式温度传感器的缺点:
阻值与温度变化呈非线性；
稳定性和互换性差。
3.2非接触式电热传感器
非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。
物体辐射能量的大小与温度有关,当选择合适的接收检测装置时,便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号,实现温度的测量。
这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。
测量范围600—6000度。
红外辐射温度传感器如图3所示。
图3红外辐射温度传感器
④应用中注意事项
选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。
首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。
温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。
实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。
在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：
（1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。
（2）测温范围的大小和精度要求。
（3）测温元件大小是否适当。
（4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。
（5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。
（6）价格如保，使用是否方便。
温度传感器的选择主要是根据测量范围。
当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。
较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。
热敏电阻所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。
如果测量范围相当大时，热电偶更适用。
最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。
已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。
⑤产品图片
一体化双只温度变送器
单路温度变送模块
一体化温度变送器
热敏电阻
供应电站专用热电偶
4.谐振传感器
①谐振传感器介绍
谐振式传感器是直接将被测量的变化转换为物体谐振特性变化的装置，其工作原理基于谐振技术，利用谐振子的振动频率、相位和幅值作为敏感参数，达到对压力，位移，密度等被测参数的测量。
以机械式谐振传感器为例，振子的谐振频率可近似用下式表示：
式中：
──振子材料的刚度；
──振子的等效振动质量。
可见，振子的谐振频率
与其刚度
和等效振动质量
有关。
设其初始谐振频率为
，当振子受力或其中的介质质量等发生变化时，振子的等效刚度或等效振动质量会发生变化，从而使其谐振频率发生变化。
要使振子产生振动，就要外加激振力（激振元件），要测量振子的振动频率则需要拾振元件。
由激振元件激发振子振动，由拾振元件检测振子的振动频率，另外将此信号经放大后输送到激振元件中形成闭环系统，以维持振子持续振动。
图1给出了谐振传感器的基本结构图：
图1谐振传感器的基本结构
升级会员 