自动检测技术及仪表控制系统 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张毅 张宝芬 曹丽 彭黎辉 编著8机械量检测.ppt

8.1 模拟式位移检测 （1）电容式位移检测 变极距法：一个电极固定，另一个电极与被测物体相连，位移改变极距，进而改变电容。 变面积法：改变两极板之间的面积改变电容 8.1 模拟式位移检测 （1）电容式位移检测 差动电压式：在两个固定极板之间设置可动极板 8.1 模拟式位移检测 （1）电容式位移检测 变压器电桥电路 8.1 模拟式位移检测 （1）电容式位移检测 先进的IC制造技术可以制作超小型电容式位移传感器，如图： 基于相位检测的电容耦合型位移传感器 8.1 模拟式位移检测 （2）电感式位移检测 电感式位移传感器分为自感式和互感式 自感式位移传感器 8.1 模拟式位移检测 （2）电感式位移检测 差动电感式位移传感器 8.1 模拟式位移检测 （3）差动变压器位移检测 差动变压器是互感式位移传感器。 变压器一次线圈和上下对称的两个二次线圈之间的互感应强度随铁心 的位置而发生变化 8.1 模拟式位移检测 （3）差动变压器位移检测 差动变压器是互感式位移传感器 反向连接两个二次线圈取其差动信号，在铁心位于中央位置时，差动信号输出电压为零 8.1 模拟式位移检测 （3）差动变压器位移检测 差动变压器是互感式位移传感器 当铁心因偏移中央位置时，差动信号的输出与位移成正比的交流电压 8.1 模拟式位移检测 （4）光纤位移位移检测 一种光纤检测方法： 8.1 模拟式位移检测 （4）光纤位移位移检测 一种光纤检测方法：光源经多股发射光缆传到被测物体表面，光纤端口处光线呈圆锥状扩散，照射到物体表面；被测物反射光的一部分再经多股接收光缆传到光敏元件，接收光范围同样是圆锥状，所以照射光圆锥与接收光圆锥相重叠部分的光线强度将被检测输出。随着被测物体的位移变化，重叠部分的光强也发生变化，根据光强信号就可以检测位移。 8.2 光学数字式位移检测 （1）光栅标尺 8.2 光学数字式位移检测 （2）莫尔条纹标尺 莫尔条纹的原理 莫尔条纹标尺检测位移 8.2 光学数字式位移检测 （3）激光扫描测长与图像检测 激光扫描测长仪 8.3 转速检测 （1）离心力检测法 质量m的重锤旋转时受到mrω2的离心力而远离主轴，这将克服弹簧力向上拉动套筒，套筒的升降通过齿轮带动指针 转动，可直接读出转 数。一般应使转轴沿 垂直方向立起来使用。 测量精确度约±１％。 8.3 转速检测 （2）光电码盘转速检测法 光电码盘和透射型光电耦合器结合，可以对转速进行计数，输出信号是对应于码盘窗口明暗的脉冲系列。 光电耦合器分透射型和反射型 8.3 转速检测 （2）光电码盘转速检测法 光电码盘有分为绝对码盘和增量光电码盘两种 绝对码盘及其编码方式 8.3 转速检测 （2）光电码盘转速检测法 增量码盘及其改进方法 8.3 转速检测 （3）空间滤波器式检测法 空间滤波器式检测方法是在硅基板上蚀刻放射状的光电栅格元件，检测旋转物体表面不规则的光反射分布，每间隔一个栅格公用一个电极，两电极输出信号的差信号则为一窄频带信号，其中心频率f与旋转角速度ω成比例变化 8.4 力的检测方法 （1）金属应变元片 电阻应变片的两种结构 8.4 力的检测方法 （1）金属应变元片 电阻应变片的粘贴方法 8.4 力的检测方法 （2）半导体应变片 半导体具有晶体的各向异性。 半导体应变片反应灵敏，体积小，被广泛应用在压力传感器上。 缺点是温度依赖性大，需要温度补偿电路，而且价格比较高。 一般n型半导体受压时，阻值变小，即阻值随压力的变化率为负值；而p型半导体却为正值。 8.4 力的检测方法 （3）压电效应 有些结晶材料、陶瓷材料以及高分子材料等在压力作用下，内部分子的极化情况发生变化，使材料表面带电荷，称为压电效应。 表面电荷会很快与环境中的杂散电荷或材料内部自由电荷中和，呈电中性，因此压电效应不能用来检测恒定压力。 因为电荷中和时间远远大于在压力作用下的极化