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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)舶、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城牡邢,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没铜锭。 


    电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成施,它以两线制4~20mA恒定电流输出为基型硅,经过转换圃扯,可以用三线或四线方式输出蔼,输出信号形成为 1~5V猜散、0~5V敌府汤、0~10mA等标准信号奇挞欧。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贰。当料位上升时辆,因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数浦,所以电容量随着物料高度的变化而变化苏僳颅。传感器的模块电路由基准源寝、脉宽调制柿辫、转换承、恒流放大吓骚镐、反馈和限流等单元组成翟峨泥。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低岸,对周围元射频干扰辉、稳定性好节搅、线性好獭倘句、无明显温度漂移等咸骸。


(2)夏救哺、电感式传感器


自感式传感器陌偏,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届系横,又称电感式位移传感器具晌须。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的净蓖,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感希煎。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时形,就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出铣。电感式传感器的特点是鳖:①无活动触点沛奉譬、可靠度高校、寿命长;②分辨率高;③灵敏度高;④线性度高姜、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户渭乾,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汲。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(如力谅忙和、张力晒、压力景蛙、压差叼、加速度极且汕、振动盲、应变盎搏刹、流量碘霸赣、厚度骇、液位擞辟、比重戏磁爽、转矩等)的测量麓。常用电感式传感器有变间隙型抵恨绅、变面积型和螺管插铁型粹悲。在实际应用中佬玫典,这三种传感器多制成差动式撤齿,以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差谜。
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)岭。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减懈逊骸,因此常常要考虑两者兼顾归物苫。δ一般取在0.1~0.5毫米之间朵愤某。


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)琼粗。它的灵敏度为常数刚痞肺,线性度也很好胯。


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摹耍藐。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化较歼唉。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量冲套浩。这种传感器的量程大师,灵敏度低未,结构简单梢,便于制作蔼潦娄。


(3)夺、压电式传感器
 
基于压电效应的传感器骨米。是一种自发电式和机电转换式传感器奸邯博。它的敏感元件由压电材料制成概膛仇。压电材料受力后表面产生电荷险扮拟。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斜驶。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量泵裸锚。它的优点是频带宽冈、灵敏度高匿、信噪比高酞、结构简单完稀挥、工作可靠和重量轻等通淑缄。缺点是某些压电材料需要防潮措施水,而且输出的直流响应差响铃咐,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷欠。

 
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-电转换的传感器匣擅坚,在拉淋慑、压场合蹭股,通常较多采用双片或多片石英晶体作为压电元件创灌。其刚度大接,测量范围宽惺鲁簇,线性及稳定性高肋,动态特性好失。当采用大时间常数的电荷放大器时式朵泡,可测量准静态力轿客喷。按测力状态分恭现弧,有单向粮歪、双向和三向传感器碾,它们在结构上基本一样溺烦妮。
图所示为压电式单向测力传感器的结构图慕呢忱。传感器用于机床动态切削力的测量泛陪。绝缘套用来绝缘和定位厘。基座内外底面对其中心线的垂直度弧、上盖及晶片牛蔼标、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朗,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圈揭。为提高绝缘阻抗蓬鞍凰,传感器装配前要经过多次净化(包括超声波清洗)烁拎吭,然后在超净工作环境下进行装配隋雀,加盖之后用电子束封焊慷。


压电式压力传感器的结构类型很多暗嚷栏,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盎庐。突出的不同点是色教,它必须通过弹性膜褥、盒等妓客端,把压力收集啊厕、转换成力慑捂,再传递给压电元件融恭。为保证静态特性及其稳定性特,通常多采用石英晶体作为压电元件溅。

图所示为压缩式压电加速度传感器的结构原理图缚龚膝,压电元件一般由两片压电片组成峰。在压电片的两个表面上镀银层皇毕姬,并在银层上焊接输出引线猛纷,或在两个压电片之间夹一片金属纷匙竞,引线就焊接在金属片上协史肉,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连雀开败。在压电片上放置一个比重较大的质量块寸,然后用一硬弹簧或螺栓吞瓣拜、螺帽对质量块预加载荷虽痉卧。整个组件装在一个厚基座的金属壳体中乓,为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去宿么,避免产生假信号输出查钱,所以一般要加厚基座或选用刚度较大的材料来制造庆磐。

测量时怕,将传感器基座与试件刚性固定在一起履。当传感器感受到振动时匠,由于弹簧的刚度相当大澈旗,而质量块的质量相对较泻缑郾狻,可以认为质量块的惯性很胁蝗贡濉,因此质量块感受到与传感器基座相同的振动郝绷然,并受到与加速度方向相反的惯性力作用咐。这样鸵藩侈,质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上郊欠。由于压电片具有压电效应伤叼,因此在它的两个表面上就产生了交变电荷(电压)徒氮,当振动频率远低于传感器固有频率时锭笛,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比便,即与试件的加速度成正比单扣乐。输出电量由传感器输出端引出尘临妹,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农蹋们,如在放大器中加进适当的积分电路拖钡己,就可以测出试件的振动加速度或位移擅坛。

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