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传感器的分类根据、作用、构成及工作原理

栏目分类:设备资讯   发布日期:2018-01-03   浏览次数:
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传感器的分类根据、作用、构成及工作原理

传感器的工作原理

首先向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈。由基准电源与双运放组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器变换成频率信号,通过信号环形变压器从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。


传感器的分类

传感器有许多分类方法,但常用的分类方法有两种,一种是按被测物理量来分;另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器,常见的有:温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。        

一、电学式传感器      

电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。

二、磁学式传感器      

磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的,主要用于位移、转矩等参数的是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。      

三、光电式传感器      

光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的,主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。      

四、电势型传感器      

电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成,主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。      

五、电荷传感器      

电荷传感器是利用压电效应原理制成的,主要用于力及加速度的测量。      

六、半导体传感器      

半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。      

七、谐振式传感器      

谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成,主要用来测量压力。      

八、电化学式传感器        

电化学式传感器是以离子导电为基础制成,根据其电特性的形成不同,电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。


传感器的主要作用

1、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;

2、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;

3、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;

4、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;

5、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。


传感器的构成

传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。

1、敏感元件 

是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置,而输入、输出间具有确定的数学关系(最好为线性),如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。    

2、传感元件 

是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号(如电阻、电感、电容等)形式,例如将温度转换成电阻变化,位移转换为电感或电容等传感元件。    

3、基本转换电路 

将电信号量转换成便于测量的电量,如电压、电流、频率等,有些传感器(如热电偶)只有敏感元件,感受被测量时直接输出电动势,有些传感器由敏感元件和转换元件组成,无需基本转换电路,如压电式加速度传感器,还有些传感器由敏感元件和基本转换电路组成,如电容式位移传感器,有些传感器,转换元件不只一个,要经过若干次转换才能输出电量,大多数传感器是开环系统,但也有个别的是带反馈的闭环系统。


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一、传感器技术实验台,传感器实训装置,传感器实训台主要结构
传感器技术实验台,传感器实训装置,传感器实训台由主控台、传感器、实验模块、位移台架、数据采集卡及处理软件、实验台桌六部分组成。
主控台部分:提供高稳定的±5V、±15V、±2V~±10V(可调)、±2V~±24V(连续可调)、直流稳压电源;二组温度电源。主控台面板装有空气开关、电压、频率、转速显示表;温度表,温度控制仪微机电源。低频信号系统源1Hz-30Hz(可调);音频信号源0.4KHz-10KHz;差动放大器,气压表、储气箱;RS232计算机串行接口。
二、传感器技术实验台,传感器实训装置,传感器实训台技术参数

输入电源 AC220V 50Hz 非线性误差 ≤ 5%
直流电源 ± 5V ± 15V 测量精度 ≤ 1%
稳压系数 ± 1% 功 耗 100VA
电压纹波 ≤ 10mV 输出电流 1A
 
三、传感器技术指标:
序号 实验模块 传感器名称 量 程 精 度
1 电阻霍尔式传感器 电阻式传感器 ± 2mm ±2%
2 霍尔式传感器 ≥ 2mm 0.1%
3 电容式传感器 电容式传感器 ±3mm ±2.5%
4 电感式传感器 电感式传感器 ± 3mm ± 3%
5 光电式传感器 光电式传感器 0-2500 转/分  
6 涡流式传感器 涡流式传感器 ≥ 3mm  
7 温度式传感器 温度式传感器 0-80℃ ± 2%
8   磁电式传感器   0.5V/m
9 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器 1-30Hz  
10 光纤式传感器 光纤式传感器 ≥ 1.5mm  
11 压力传感器 压力传感器 0-30kpa ± 2%
12 超声波传感器 超声波传感器 20-60cm 1cm
 
三、传感器技术实验台,传感器实训装置,传感器实训台实验内容:

实验一:电阻式传感器的单臂性能实验      
实验三:电阻式传感器的全桥性能实验        
㊣实验五:电阻式传感器的震动实验      
实验七:变面积式电容传感器特性实验        
㊣实验九:电容传感器的震动实验           
实验十一:差动变压器的特性实验      
㊣实验十三:差动变压器的震动实验        
实验十五:光电式传感器的转速测量实验      
实验十七:接近式霍尔传感器实验      
实验十九:涡流传感器的位移特性实验
㊣实验二十一:涡流式传感器的震动实验       
实验二十三:温度传感器及温度控制实验(AD590)
实验二十五:磁电式传感器转速测量实验
实验二十七:压电加速度式传感器的特性实验
实验二十九:光纤传感器的振动实验     
实验三十一:压阻式转压力传感器的特性实验
实验三十三:超声波传感器的位移特性实验
实验二:电阻式传感器的半桥性能实验
实验四:单臂、半桥、全桥性能实验
㊣实验六:电阻式传感器的电子秤实验
实验八:差动式电容传感器特性实验
㊣实验十:电容传感器的电子秤实验
实验十二:自感式差动变压器的特性实验
㊣实验十四:差动变压器的电子秤实验
实验十六:光电式传感器的旋转方向测量实验
实验十八:霍尔传感器的转速测量实验
实验二十:被测体材质对涡流传感器特性的影响实验
实验二十二:涡流式传感器的转速测量实验
实验二十四:磁电式传感器的特性实验
㊣实验二十六:磁电式传感器的应用实验
实验二十八:光纤传感器的位移特性实验
实验三十:光纤传感器的转速测量实验
㊣实验三十二:压阻式传感器的差压测量
㊣实验三十四:超声波传感器的应用实验

备注:带㊣ 号实验为思考实验


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