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山东理工大学机械学院传感器结构原理与设计机械工程学院仪器系李云雷Tel:2786982办公室：新实验楼427

山东理工大学机械学院第九章气电式传感器l原理：气动测量+气电转换气压变化被测量（尺寸大小）l结构组成：电信号气流量变化气动量仪（关键部件：气动测头）＋气电转换部件

山东理工大学机械学院l气电转换方式：电触式、光电式、电感式、电容式、压阻式l优点：非接触测量，测量精度高，可以进行两个尺寸差值、平均值以及复杂形状综合参数测量。l缺点：需要净化的恒压气源，对稳压气源较难获得；动态响应时间比较长（约0.2～1s），限制了检测速度。

山东理工大学机械学院第一节气动测量的原理n气动测量原理：把被测尺寸量的变化转换为气室中压力的变化或管路中流量的变化。n气动测量分类：压力式气动测量、流量式气动测量。

山东理工大学机械学院一、压力式气动测量原理n工作过程：①净化和稳压气体以工作压力P送入管路1，通过进气g喷嘴2和气室4后，由测量喷嘴5喷入大气。②测量喷嘴与它前面的挡板或工件6之间的间隙变化时，代表了工件尺寸的变化，z越小，气室内压力P越大。cn气室测量压力计算：a——流量系数；d——测量喷嘴直径；d——进气嘴直径。1

山东理工大学机械学院n结论：①P与z2成反比，为非线c性系统，测量时应该利用特性曲线中间近似线性的部分；②P=0.75P的左右范围c内变动，线性度较好；g③d越大，灵敏度越小，1但测量范围大。

山东理工大学机械学院第二节气动测头l测头包括测量喷嘴，就是测量时感受被测几何量变化的机构。l种类：按测量方式不同，分为非接触式和接触式两类；按其结构原理来分，有喷嘴挡板和阀式。一、喷嘴挡板结构五种结构形式：平行式、不平行式、反射式、负压式和喷射式。

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山东理工大学机械学院1.平行式：喷嘴为平端面，挡板是被测构件的平面。当喷嘴固定，被测构件尺寸变化时，喷气口气体流入大气的面积不是喷嘴孔的截面积，而是以喷嘴孔截平面为底，间隙Z为高的圆柱体侧面，流出面积F=πdz，流出流量为Q=vπdz。

山东理工大学机械学院2.不平行式：喷嘴孔的截面积可根据几何关系，等效为平行挡板的流出流量Q。它常用在气动塞规和卡规中测量轴和孔的尺寸。

山东理工大学机械学院3.反射式：输出压力比较低，但测量间隙较大，一般可达3~4mm。

山东理工大学机械学院4.负压式：靠高速气流的抽吸作用，把喷嘴d2内的空气带出，测量气室形成负压区。线性范围不大于0.12mm。

山东理工大学机械学院气动测头应用：?气动赛规应用：测量孔径；结构：塞规体1、喷嘴孔、排气槽、管嘴2、管路、测量气室、导向头；参数：喷嘴直径d（影响灵敏度和测量范围）；排气槽和下沉量δ（影响仪器稳定性）。

山东理工大学机械学院?气动卡规应用：测量外径尺寸；结构：卡规体、喷嘴孔、管路、排气槽、V字形定位面等。

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山东理工大学机械学院第三节压力式气电传感器l压力式气电传感器是在压力式气动测量的基础上，再加上气电转换元件，将气室压力转换为电信号输出。l类型：液柱式、膜片式、膜盒式和波纹管式等。一、膜片式气电传感器1、工作原理?过滤稳压器1过滤的恒压气体进入两路系统：①下喷嘴11、下气室和测量喷嘴9，工件10组成的气动测量系统；②上喷嘴2、上气室、锥杆3与出气环7之间的的环形出气间隙组成平衡气路系统。

山东理工大学机械学院膜片式气电传感器工作原理1、过滤稳压器2（11）、进气喷嘴3、锥杆4、弹簧5、指示表6、电触点副7、出气环8、金属膜片9、测量喷嘴10、工件

山东理工大学机械学院?测量间隙z改变时，引起下气室压力的变化，于是金属膜片8失去原来的平衡状态，使膜片位移带动锥杆3移动，使环形气隙7变化，直到上下气室的压力重新平衡为止。?测量间隙z的微小变化可以引起锥杆3较大位移，并传到指示表5，由指示表指示出工件尺寸的变化值，同时电触点副6可以发生相应的电信号。?弹簧4产生指示表的测力，使表头和锥杆3可靠地接触。

山东理工大学机械学院2、传感器结构膜片式气电传感器结构1、金属膜片2、进气喷嘴3、锥杆4、出气环5、电触点副（四对）6、指示表7、信号灯8、测量喷嘴

山东理工大学机械学院特点：（1）工作压力p=4×1052，高压薄膜气动量仪；gN/m（2）四对电触点副，信号灯显示状态，触点副间隙可由螺钉调节；（3）指示表放大倍数，机械部分（100）×气动部分（10），分度值0.001mm。（4）高压可吹净工件表面，适于加工过程的自动测量。

山东理工大学机械学院3、测量电路（1）四路晶体管继电器电路；（2）S测量开