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机械工程测试与控制技术;第八章常用传感器;8.1传感器概念
8.2电阻式传感器
8.3电感式传感器
8.4电容式传感器;8.3电感式传感器;变磁阻传感器
当铁心磁导率远远大于空气磁导率时:
;变磁阻传感器
单边电感式
当铁心磁导率远远大于空气磁导率时:
自感量与位移成反比,特性曲线非线性
存在问题
灵敏度低、非线性严重
铁心对衔铁的吸力比较大
微小位移的测量:0.001~1mm;差动式
;结构:初级线圈、完全对称的反极性串联的次级线圈、衔铁
直接测量:直线位移;
间接测量:力、重量、液位;交流信号的调理技术
交流电桥
激励源:高频电源Ue
4个桥臂为交流阻抗Z1~Z4
Z可为电阻R、电容1/(jωC)、电感jωL
输出:调制信号U0
;交流信号的调理技术
交流电桥
平衡条件:
同时满足:
幅值条件
相位条件
好处:
易于放大
R、L、C测量;交流信号的调理技术
交流电桥
带感应耦合臂的电桥
变压器电桥
;交流信号的调理技术
调制与解调的作用
微弱缓变信号的放大
信号的远程传输
;
调制与解调术语
调制:用被测信号控制高频信号的过程
被测信号:调制信号
高频信号:载波信号
解调:从已调信号中恢复被测信号的过程。;
调制与解调
用微弱的缓变信号控制高频交流信号,然后交流放大、传输,最后再解调出放大的信号。
调制分类:调幅、调频、调相
高频交流信号:
幅度调制(AM):
频率调制(FM):
相位调制(PM):
;交流信号的调理技术
调幅解调
;交流信号的调理技术
调幅解调
;交流信号的调理技术
调幅解调
;交流信号的调理技术
调幅解调
基本思路;交流信号的调理技术
调幅解调
意义:
用不同频率的载波对不同被测信号进行调制后,能够移动它们的频谱位置,使它们互相不发生覆盖。
利用调制可以把低频信号推移到高频,利用带通放大器对信号进行放大,从而减少工频信号的干扰,有效地提高信号质量,便于信号的远距离传输。
;交流信号的调理技术
交流电桥调幅
对于单臂桥:α=?;应用
自感压力传感器
结构:膜盒——弹性敏感元件——衔铁
原理:压力变化时,膜盒带动衔铁位移,线圈自感变化量
变隙差动式自感压力传感器
结构:C形弹簧管——弹性敏感元件——衔铁
原理:流体压力进入弹簧管后,其自由端向外伸展,带动动衔铁移动,引起电感变化
;应用
表面形貌仪
T200型表面粗糙度测量仪
测量范围:触针位移:±2/±20/±200μm
分辨率:0.001/0.01μm
测力传感器
力→弹性外壳→测杆→磁心
差动变压器
;应用
电感测微计
核心:螺线管式差动变压器,常用于测量工件的外形尺寸和轮廓形状。;自身闭合;;当电涡流线圈与金属板的距离d减小时,电涡流线圈的等效电感L’减小,等效电阻R’增大。感抗ωL’的变化比R’的变化大得多,流过电涡流线圈的电流i1增大。;低频投射式电涡流传感器
;电涡流传感器优点:
非接触测量,线性好,工作范围宽,分辨率高,受温度、湿度的影响小,使用调整方便。;4d;位移测量;8.3电感式传感器;厚度测量;转速测量;8.3电感式传感器;应用
;;其他用途:
与表面电阻率ρ有关的表面温度、表面裂纹等参数,
与材料导磁率?有关的材料型号、表面硬度等参数。;涡流探伤;涂层厚度测试;金属检测
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