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新闻中心
   
<三种常用类型的传感器的构造特性与用途>
  


(1)觅搽、电容式传感器


    电容式物位传感器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程倘,主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示竿容郸。 


    电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成却氨,它以两线制4~20mA恒定电流输出为基型方,经过转换吭舰,可以用三线或四线方式输出街且,输出信号形成为 1~5V独傻鸵、0~5V贩姓、0~10mA等标准信号肩。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成绵本。当料位上升时檬咐边,因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数离胸,所以电容量随着物料高度的变化而变化稻女谜。传感器的模块电路由基准源辉秃熄、脉宽调制辱超、转换心、恒流放大碗舱米、反馈和限流等单元组成啼殴。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低惊,对周围元射频干扰捻坞滤、稳定性好队嚷、线性好箍陷诞、无明显温度漂移等范。


(2)狈、电感式传感器


自感式传感器母固甲,由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器懈破,又称电感式位移传感器菜入。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的士鞘,其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的涣衰雀。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时甭锌,就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出蚕。电感式传感器的特点是触思:①无活动触点亩忙、可靠度高乳透、寿命长;②分辨率高;③灵敏度高;④线性度高痴、重复性好;⑤测量范围宽(测量范围大时分辨率低);⑥无输入时有零位输出电压肋,引起测量误差;⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高;⑧不适用于高频动态测量迷事。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量(如力惭疚、张力箔杰、压力雹驶、压差潞孝胯、加速度杏、振动醛陇、应变沦溶、流量蕉陇、厚度堆瘟、液位姜坝瘫、比重躲、转矩等)的测量郊哎。常用电感式传感器有变间隙型犯插拴、变面积型和螺管插铁型湍妻糙。在实际应用中逗宦违,这三种传感器多制成差动式朗,以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差庇碍嗓。
变间隙型电感传感器  这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻(图1)铣破避。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减心植,因此常常要考虑两者兼顾赂克酚。δ一般取在0.1~0.5毫米之间诉。


变面积型电感传感器  这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积(即磁通截面)随被测量的变化而改变,从而改变磁阻(图2)湘朗。它的灵敏度为常数妻,线性度也很好白联梅。


螺管插铁型电感传感器  它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成火酿拉。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化检工黎。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量投绞。这种传感器的量程大访,灵敏度低率黑,结构简单弊魂,便于制作蟹。


(3)拱毯勒、压电式传感器
 
基于压电效应的传感器僵。是一种自发电式和机电转换式传感器歼尖。它的敏感元件由压电材料制成掣霸垮。压电材料受力后表面产生电荷闪衅供。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出病。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量湍。它的优点是频带宽地、灵敏度高咆勺、信噪比高价雌、结构简单寂扇、工作可靠和重量轻等芦汇。缺点是某些压电材料需要防潮措施笑,而且输出的直流响应差橇抗,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷扰敞猾。

 
压电式测力传感器

压电式测力传感器是利用压电元件直接实现力-电转换的传感器舍镜,在拉唾、压场合贯趟,通常较多采用双片或多片石英晶体作为压电元件枪庙。其刚度大铣溪釜,测量范围宽痉双衬,线性及稳定性高幂,动态特性好顾户。当采用大时间常数的电荷放大器时胚究,可测量准静态力漓。按测力状态分合煌托,有单向撑衡、双向和三向传感器孪烽队,它们在结构上基本一样簧蚀榷。
图所示为压电式单向测力传感器的结构图锻。传感器用于机床动态切削力的测量抠。绝缘套用来绝缘和定位墩挫。基座内外底面对其中心线的垂直度贸、上盖及晶片队舵、电极的上下底面的平行度与表面光洁度都有极严格的要求淳卤,否则会使横向灵敏度增加或使片子因应力集中而过早破碎溶。为提高绝缘阻抗困,传感器装配前要经过多次净化(包括超声波清洗)相温,然后在超净工作环境下进行装配杰,加盖之后用电子束封焊掸欠。


压电式压力传感器的结构类型很多劫箩徘,但它们的基本原理与结构仍与压电式加速度和力传感器大同小异落。突出的不同点是兜,它必须通过弹性膜岔、盒等旱,把压力收集窟崩、转换成力郴笔,再传递给压电元件炬崇会。为保证静态特性及其稳定性曹桨搪,通常多采用石英晶体作为压电元件拐巷。

图所示为压缩式压电加速度传感器的结构原理图两,压电元件一般由两片压电片组成罚。在压电片的两个表面上镀银层灌吨,并在银层上焊接输出引线拴,或在两个压电片之间夹一片金属镶寂吵,引线就焊接在金属片上剖啸,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连你。在压电片上放置一个比重较大的质量块备,然后用一硬弹簧或螺栓嗽粗、螺帽对质量块预加载荷杜。整个组件装在一个厚基座的金属壳体中惺,为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去砂斤,避免产生假信号输出鲸拿妻,所以一般要加厚基座或选用刚度较大的材料来制造含。

测量时衫吵托,将传感器基座与试件刚性固定在一起斥时晾。当传感器感受到振动时人,由于弹簧的刚度相当大怪,而质量块的质量相对较谐取,可以认为质量块的惯性很惺粮恕,因此质量块感受到与传感器基座相同的振动画眯枪,并受到与加速度方向相反的惯性力作用膛萍。这样边,质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上闷煌帝。由于压电片具有压电效应集纷,因此在它的两个表面上就产生了交变电荷(电压)介,当振动频率远低于传感器固有频率时辽绣,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比铆葱,即与试件的加速度成正比缮炮眯。输出电量由传感器输出端引出寇涟,输入到前置放大器后就可以用普通的测量器测出试件的加速度客蹭媒,如在放大器中加进适当的积分电路掀,就可以测出试件的振动加速度或位移窖弘。

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