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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)娘、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矾,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砂。 


    电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成嫌上筐,它以两线制4~20mA恒定电流输出为基型敲奠诽,经过转换陇,可以用三线或四线方式输出炉,输出信号形成为 1~5V宏、0~5V尝堆拴、0~10mA等标准信号险淋薄。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抵韶。当料位上升时口,因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数咀,所以电容量随着物料高度的变化而变化酞。传感器的模块电路由基准源稗、脉宽调制低、转换付、恒流放大钨困巳、反馈和限流等单元组成棚。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低嗣,对周围元射频干扰扛疲、稳定性好华、线性好持哆、无明显温度漂移等末艇瞎。


(2)烈、电感式传感器


自感式传感器焊损,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靶,又称电感式位移传感器谢。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的下恼搪,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抨。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时心呢考,就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出疆。电感式传感器的特点是款乒:①无活动触点际、可靠度高洪、寿命长;②分辨率高;③灵敏度高;④线性度高尖、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收,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角佰。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(如力加、张力送、压力咖、压差砂伙、加速度蔫、振动吵登费、应变环筒芥、流量肯郴、厚度铣喇驰、液位蛙房、比重科、转矩等)的测量帝坦。常用电感式传感器有变间隙型埃卧、变面积型和螺管插铁型洽。在实际应用中勉匈,这三种传感器多制成差动式刀,以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差犊挠。
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)妮顽。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减心缦唷,因此常常要考虑两者兼顾锣赁。δ一般取在0.1~0.5毫米之间纫扛溺。


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)谱梢尽。它的灵敏度为常数孩伴,线性度也很好不。


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陡。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化阀。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量刺遂。这种传感器的量程大谩,灵敏度低炕,结构简单行虽,便于制作惰剁负。


(3)酣扩、压电式传感器
 
基于压电效应的传感器潭回。是一种自发电式和机电转换式传感器德夯嘉。它的敏感元件由压电材料制成括裂缅。压电材料受力后表面产生电荷旗蔫。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绣茅歌。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量吐。它的优点是频带宽峰撕勿、灵敏度高宝报弛、信噪比高灸酵、结构简单沸竿瘸、工作可靠和重量轻等合虾困。缺点是某些压电材料需要防潮措施持,而且输出的直流响应差就管蜕,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷磊踞蚂。

 
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-电转换的传感器响些虎,在拉耻、压场合捕朝视,通常较多采用双片或多片石英晶体作为压电元件忱溉叙。其刚度大惟矛,测量范围宽闭铂呕,线性及稳定性高拨现桅,动态特性好碉。当采用大时间常数的电荷放大器时怕料,可测量准静态力番居仑。按测力状态分雷沏,有单向棠奋涵、双向和三向传感器邻魔蠢,它们在结构上基本一样馆。
图所示为压电式单向测力传感器的结构图绣犯窜。传感器用于机床动态切削力的测量耿粕。绝缘套用来绝缘和定位伟。基座内外底面对其中心线的垂直度虫、上盖及晶片寺、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饭桔,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副。为提高绝缘阻抗俗盗酵,传感器装配前要经过多次净化(包括超声波清洗)梯疮,然后在超净工作环境下进行装配纷赦,加盖之后用电子束封焊太埃。


压电式压力传感器的结构类型很多贤竭萍,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公蜡。突出的不同点是技停揽,它必须通过弹性膜松淀、盒等磺,把压力收集嘉擞户、转换成力品兔萎,再传递给压电元件讽。为保证静态特性及其稳定性喇男,通常多采用石英晶体作为压电元件嗓伞须。

图所示为压缩式压电加速度传感器的结构原理图晦际旦,压电元件一般由两片压电片组成撅护磊。在压电片的两个表面上镀银层苗催攫,并在银层上焊接输出引线沥檬,或在两个压电片之间夹一片金属馆哆,引线就焊接在金属片上贯辩,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连轨操蹄。在压电片上放置一个比重较大的质量块沛,然后用一硬弹簧或螺栓图、螺帽对质量块预加载荷促斗。整个组件装在一个厚基座的金属壳体中辉堆,为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去帽弧,避免产生假信号输出熔脓,所以一般要加厚基座或选用刚度较大的材料来制造吻。

测量时攘,将传感器基座与试件刚性固定在一起俗。当传感器感受到振动时翻师,由于弹簧的刚度相当大鲸畏榷,而质量块的质量相对较蟹ⅰ,可以认为质量块的惯性很邢谷抖搿,因此质量块感受到与传感器基座相同的振动聘,并受到与加速度方向相反的惯性力作用肉芹。这样炊峦矗,质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上号钎。由于压电片具有压电效应笑惟素,因此在它的两个表面上就产生了交变电荷(电压)蒋骑,当振动频率远低于传感器固有频率时栏扇惠,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比龋南,即与试件的加速度成正比豢孺楔。输出电量由传感器输出端引出背裁叛,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钡巾,如在放大器中加进适当的积分电路呜联庞,就可以测出试件的振动加速度或位移偷。

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