傳感器與檢測技術(shù)重點知識點總結(jié)

1、傳感器與檢測技術(shù)知識總結(jié)傳感器與檢測技術(shù)知識總結(jié)1：傳感器是能感受規(guī)定的被檢測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號的器件或裝置。一、傳感器的組成一、傳感器的組成2：傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測物理量，并以確定關(guān)系輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出）。②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號。③基本轉(zhuǎn)換電路是將該

2、電信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸，處理的電量。二、傳感器的分類二、傳感器的分類1、按被測量對象分類、按被測量對象分類（1）內(nèi)部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)內(nèi)部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。（2）外部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對應(yīng)的接觸式（觸覺傳感器、滑動覺傳感器、壓覺傳感器）和非接觸式（視覺傳感器、超聲測距、激光測距）。2、傳感器按工作機(jī)理、傳感器按工作機(jī)理（1）物性型傳感器是利用某種性質(zhì)隨被測參數(shù)的變化而變化的原理制成的（

3、主要有：光電式傳感器、壓電式傳感器）。（2）結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場的定律和運(yùn)動定律等構(gòu)成的（主要有①電感式傳感器；②電容式傳感器；③光柵式傳感器）。3、按被測物理量分類、按被測物理量分類如位移傳感器用于測量位移，溫度傳感器用于測量溫度。4、按工作原理分類、按工作原理分類主要是有利于傳感器的設(shè)計和應(yīng)用。5、按傳感器能量源分類、按傳感器能量源分類（1）無源型：不需外加電源。而是將被測量的相關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出（主要有：壓電式、磁電感應(yīng)

4、式、熱電式、光電式）又稱能量轉(zhuǎn)化型；（2）有原型：需要外加電源才能輸出電量，又稱能量控制型（主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式）。6、按輸出信號的性質(zhì)分類、按輸出信號的性質(zhì)分類（1）開關(guān)型（二值型）：是“1”和“0”或開(ON)和關(guān)（OFF）；（2）模擬型：輸出是與輸入物理量變換相對應(yīng)的連續(xù)變化的電量，其輸入輸出可線性，也可非線性；（3）數(shù)字型：①計數(shù)型：又稱脈沖數(shù)字型，它可以是任何一種脈沖發(fā)生器所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比；②代碼

5、型（又稱編碼型）：輸出的信號是數(shù)字代碼，各碼道的狀態(tài)隨輸入量變化。其代碼“1”為高電平，“0”為低電平。三、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)三、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)1、傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系，有靜態(tài)特性和動態(tài)特性。2、傳感器的靜態(tài)特性是當(dāng)傳感器的輸入量為常量或隨時間作緩慢變化時，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系，叫靜態(tài)特性，簡稱靜特性。表征傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有線性度，敏感度，重復(fù)性等。3、傳感器的動態(tài)特性是指傳感器的輸出

6、量對于隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性稱為動態(tài)特性，簡稱動特性。傳感器的動態(tài)特性取決于傳感器的本身及輸入信號的形式。傳感器按其傳遞，轉(zhuǎn)換信息的形式可分為①接觸式環(huán)節(jié)；②模擬環(huán)節(jié)；③數(shù)字環(huán)節(jié)。評定其動態(tài)特性：正弦周期信號、階躍信號。4、傳感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應(yīng)長期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強(qiáng)；6）動態(tài)性能良好。7）結(jié)構(gòu)簡單、小巧，使用維護(hù)方便等；四、傳感檢測技術(shù)的地位和

7、作用四、傳感檢測技術(shù)的地位和作用1、地位：傳感檢測技術(shù)是一種隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的技術(shù)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。2、作用：能夠進(jìn)行信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息傳遞及信息處理等功能。應(yīng)用：計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、加工中心（MC）、計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)（CAM）。五、基本特性的評價五、基本特性的評價1、測量范圍：是指傳感器在允許誤差限內(nèi)，其被測量值的范圍；量程：則是指傳感器在測量范圍內(nèi)上

8、限值和下限值之差。2、過載能力：一般情況下，在不引起傳感器的規(guī)定性能指標(biāo)永久改變條件下，傳感器允許超過其測量范圍的能力。過載能力通常用允許超過測量上限或下限的被測量值與量程的百分比表示。3、靈敏度：是指傳感器輸出量Y與引起此變化的輸入量的變化X之比。4、靈敏度表示傳感器或傳感檢測系統(tǒng)對被測物理量變化的反應(yīng)能力。靈敏度越高越好，因為靈敏度越高，傳感器所能感知的變化量越小，即被測量稍有微小變化，傳感器就有較大輸出。K值越大，對外界反應(yīng)越強(qiáng)。

9、5、反映非線性誤差的程度是線性度。線性度是以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線作比較，用其不一致的最大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）的百分比進(jìn)行計算。6、穩(wěn)定性在相同條件，相當(dāng)長時間內(nèi)，其輸入輸出特性不(4)容柵式電容位移傳感器容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，可分為長容柵和圓容柵。（特點：因多極電容及平均效應(yīng)，分辨力高，精度高，量程大對刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發(fā)展前途

10、的傳感器。6、電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽（1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會使電容位移傳感器的輸出產(chǎn)生緩慢的零位漂移；（2）絕緣材料應(yīng)具有高的絕緣電阻、低的膨脹系數(shù)、幾何尺寸的長期穩(wěn)定性和低的吸潮性；（3）通常對電容位移傳感器及其引線采取屏蔽措施，即將傳感器放在金屬殼內(nèi)，接地應(yīng)可靠；（4）可以消除不穩(wěn)定的寄生電容，還可以消除外界靜電場和交變磁場的干擾。7、電感式位移傳感器電感式位移

11、傳感器：將被測物理量位移轉(zhuǎn)化為自感L互感M的變化，并通過測量電感量的變化確定位移量。主要類型有自感式、互感式、渦流式和壓磁式。輸出功率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。（1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心的線圈中通以交變電流，產(chǎn)生磁通，形成磁通回路。為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實際用的傳感器大部分都作為差動式改善其性能考慮的因素有：1）損耗問題，2）氣隙邊緣效應(yīng)的影響，3）溫度誤差，4）差動式電感位移傳感器

12、的零點剩余電壓問題。（2）互感式位移傳感器（測量范圍最大）：將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化，基本結(jié)構(gòu)原理與常用變壓器類似，故稱為變壓器式位移傳感器。（3）渦流式位移傳感器：利用電渦流效應(yīng)將被測量變換為傳感器線圈阻抗Z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。二、發(fā)電型位移傳感器發(fā)電型位移傳感器1、發(fā)電型位移傳感器（壓電位移傳感器）是將被測物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量。2、壓電式位移傳感器的基本工作原理是將位移量轉(zhuǎn)換為力的變化，然

13、后利用壓電效應(yīng)將力的變化轉(zhuǎn)換為點信號。三、大位移傳感器大位移傳感器1、磁柵式位移傳感器是根據(jù)用途可分為長磁柵和圓磁柵位移傳感器，分別用于測量線位移和角位移。磁頭分動態(tài)和靜態(tài)。2、當(dāng)磁頭不動時，輸出繞組輸出一等幅的正弦或余弦電壓信號，其頻率仍為勵磁電壓的頻率，其幅值與磁頭所處的位置關(guān)系。當(dāng)磁頭運(yùn)動時，幅值隨磁尺上的剩磁影響而變化。4、光柵式位移傳感器有測量線位移的長光柵和測量角位移的圓光柵。其性質(zhì)：光柵移動方向與莫爾條紋移動方向垂直。5、

14、兩塊光柵作為一個標(biāo)尺光柵（不動的）和一個指示光柵（動的），標(biāo)尺光柵是一個長條形光柵，光柵長度由所需量程決定。6、莫爾條紋的性質(zhì)：①當(dāng)兩個光柵沿刻線垂直方向相對移動時，莫爾條紋相對柵外不動點沿著近似垂直的運(yùn)動方向移動，光柵移動一個柵距W，莫爾條紋移動一個條紋間距B；②光柵運(yùn)動方向改變，莫爾條紋的運(yùn)動方向也作相應(yīng)改變；③光柵條紋的光強(qiáng)度隨條紋移動按正弦規(guī)律變化。7、感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成點信號的一種裝置

15、。根據(jù)用途，可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測量線位移和角位移。原理原理：當(dāng)滑塊的兩相繞組用交流電勵磁時，由于電磁感應(yīng)，在定尺的繞組中會產(chǎn)生與勵磁電壓同頻率的交變感應(yīng)電動勢E。當(dāng)滑尺相對定尺移動時，滑尺與定尺的相對位置發(fā)生變化，改變了通過定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸入的感應(yīng)電動勢E。根據(jù)對滑尺的正、余弦繞組供給勵磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅型測試系統(tǒng)。特點特點：①精度較高，對環(huán)境要求低，可測大位移；②工作可

16、靠，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)簡單，壽命長；③對局部誤差有平均化作用。）8、激光式位移傳感器結(jié)構(gòu)由：激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件組成激光測試系統(tǒng)，將被測位移量轉(zhuǎn)化成電信號。（特點：精度高，測量范圍大、測試時間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高。）9、激光干涉測長技術(shù)用途：①精密長度測量（磁尺、感應(yīng)同步器、光柵檢定）；②精密機(jī)床位移檢測與校正；③集成電路制作中的精密定位。10、常用的激光干涉測長傳感器：①單頻激光干涉?zhèn)鞲衅?；②雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌５谌?/p>

17、章第三章力、扭矩和壓力傳感器力、扭矩和壓力傳感器一、測力傳感器一、測力傳感器1：測量力的傳感器多為電氣式，根據(jù)轉(zhuǎn)換方式分為參量型和發(fā)電型。參量型測力傳感器有電阻應(yīng)變式，電容式，電感式，發(fā)電型測力傳感器有壓電式，壓磁式。2：電阻式應(yīng)變測力傳感器原理電阻式應(yīng)變測力傳感器原理是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，在送入測量放大電路測量。