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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)胶、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翔,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痉蒜。 


    电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成啸,它以两线制4~20mA恒定电流输出为基型焦答,经过转换璃笑,可以用三线或四线方式输出邻,输出信号形成为 1~5V工沥醛、0~5V怂煽、0~10mA等标准信号骗。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酶。当料位上升时鞍尼,因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数仍,所以电容量随着物料高度的变化而变化墒磺。传感器的模块电路由基准源锯喂焙、脉宽调制辩底、转换酬、恒流放大皋、反馈和限流等单元组成鄙寒。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低酞舶,对周围元射频干扰户卑、稳定性好绒、线性好誓顿、无明显温度漂移等末。


(2)熊、电感式传感器


自感式传感器思煽赶,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累恨多,又称电感式位移传感器倦筏。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的童,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避衫糕。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时暑膊,就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出恃酥去。电感式传感器的特点是谱手妙:①无活动触点蟹、可靠度高递、寿命长;②分辨率高;③灵敏度高;④线性度高惫任、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氨庆盗,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拒冲。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(如力提、张力粪称、压力痘癸、压差防、加速度烁、振动蓖、应变胺墙、流量苦赫、厚度寄、液位世、比重喘、转矩等)的测量外控栖。常用电感式传感器有变间隙型浚啼辽、变面积型和螺管插铁型翱嘿碑。在实际应用中桔,这三种传感器多制成差动式辩肃垢,以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差劫。
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)绥。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减芯妗,因此常常要考虑两者兼顾绅。δ一般取在0.1~0.5毫米之间计。


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)洗。它的灵敏度为常数皆,线性度也很好灯。


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舞碱。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化斧。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量炒。这种传感器的量程大孩,灵敏度低姓酣,结构简单敦,便于制作撕。


(3)惺、压电式传感器
 
基于压电效应的传感器弓维。是一种自发电式和机电转换式传感器舌。它的敏感元件由压电材料制成桶。压电材料受力后表面产生电荷抢汕。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雄箱。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量妓杏恫。它的优点是频带宽颗雇痢、灵敏度高环、信噪比高蒲、结构简单疮、工作可靠和重量轻等普疽。缺点是某些压电材料需要防潮措施草泡,而且输出的直流响应差魔弓,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷艾。

 
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-电转换的传感器妒睹,在拉屑崎锨、压场合良峰京,通常较多采用双片或多片石英晶体作为压电元件哺判茸。其刚度大亭,测量范围宽脱,线性及稳定性高楼纷矢,动态特性好咖瘦及。当采用大时间常数的电荷放大器时互摹们,可测量准静态力娟砰。按测力状态分梆量,有单向按绥、双向和三向传感器饲,它们在结构上基本一样叫。
图所示为压电式单向测力传感器的结构图幌。传感器用于机床动态切削力的测量澳娃。绝缘套用来绝缘和定位耽趟彪。基座内外底面对其中心线的垂直度割、上盖及晶片哇席驹、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焦荷,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沛歌。为提高绝缘阻抗绍匡激,传感器装配前要经过多次净化(包括超声波清洗)搁,然后在超净工作环境下进行装配苍频,加盖之后用电子束封焊慰特。


压电式压力传感器的结构类型很多筐黑,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和。突出的不同点是逃汾媳,它必须通过弹性膜冉、盒等哇,把压力收集兼想伺、转换成力恳独咖,再传递给压电元件队。为保证静态特性及其稳定性琶改仿,通常多采用石英晶体作为压电元件捎需藕。

图所示为压缩式压电加速度传感器的结构原理图俄酵嗓,压电元件一般由两片压电片组成锑赋秆。在压电片的两个表面上镀银层扑淑,并在银层上焊接输出引线摆,或在两个压电片之间夹一片金属挠,引线就焊接在金属片上桨玩,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连武夺念。在压电片上放置一个比重较大的质量块桓庙,然后用一硬弹簧或螺栓棋冒、螺帽对质量块预加载荷孙贾踞。整个组件装在一个厚基座的金属壳体中紊扭,为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去圈玩睹,避免产生假信号输出究韶肖,所以一般要加厚基座或选用刚度较大的材料来制造媳簇。

测量时杆搪,将传感器基座与试件刚性固定在一起缓瞬肖。当传感器感受到振动时变啥酷,由于弹簧的刚度相当大排,而质量块的质量相对较屑鼓,可以认为质量块的惯性很芯唐怼,因此质量块感受到与传感器基座相同的振动苫群拔,并受到与加速度方向相反的惯性力作用侥。这样识现厘,质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上疏蹄。由于压电片具有压电效应恍,因此在它的两个表面上就产生了交变电荷(电压)肛,当振动频率远低于传感器固有频率时袜较旧,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比铺,即与试件的加速度成正比葱皑。输出电量由传感器输出端引出罚叫镁,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岭,如在放大器中加进适当的积分电路恫袖,就可以测出试件的振动加速度或位移盛。

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