第4章信号检测技术 一、传感器概述 六、速度/加速度检测 二、长度及位移检测 七、温度检测 三、角度及角位移检测 八、流量检测 四、绝对测距 九、电磁量检测 五、力/压力检测 十、视觉检测系统
第4章 信号检测技术 一、传感器概述 二、长度及位移检测 三、角度及角位移检测 四、绝对测距 五、力/压力检测 六、速度/加速度检测 七、温度检测 八、流量检测 九、电磁量检测 十、视觉检测系统
、传感器概述 1、传感器的基本概念 人的五官：眼睛耳朵鼻子舌头皮肤 传感器 ↑1010 感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉 功能 定义：传感器是一种把特定的被测信息量按照一定规律转换成为可用 信号输出的器件或装置。 被测量：物理量、化学量、生物量.… 可用信号：便于处理和传输的非噪声信号（电信号、光信号.…） 规律：确定规律，可以重复（线性、非线性、周期） 传感器：传-传递信息；感-感受被测量；器-器件 例：热敏电阻--温度变化-电阻变化
一、传感器概述 1、传感器的基本概念 人的五官：眼睛 耳朵 鼻子 舌头 皮肤 视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉 定义： 被测量：物理量、化学量、生物量…… 规律：确定规律，可以重复（线性、非线性、周期） 可用信号：便于处理和传输的非噪声信号（电信号、光信号……） 例：热敏电阻--- 温度变化---- 电阻变化 R 传感器：传--传递信息；感--感受被测量；器--器件 传感器是一种把特定的被测信息量按照一定规律转换成为可用 信号输出的器件或装置。 感觉： 功 能 传感器
一、传感器概述 2、传感器的构成型式 被测量 敏感 转换 被测量 元件 电路 传感器 敏感元件：感受被测量变化，并输出相对应的电信号 又称“转换元件”或“变换元件” 例：电阻应变片（应变-电阻） 转换电路：把转换元件输出的电信号变换成为便于记录、显示、处理和 控制的可用信号的电路， 又称“信号调理电路”或“测量电路” 例：电桥、放大器、振荡器、阻抗变换器、脉冲调宽电路等
一、传感器概述 2、传感器的构成型式 转换电路： 例：电桥、放大器、振荡器、阻抗变换器、脉冲调宽电路等。 被测量 敏感 被测量 元件 转换 电路 敏感元件：感受被测量变化，并输出相对应的电信号 例：电阻应变片（应变---电阻） 把转换元件输出的电信号变换成为便于记录、显示、处理和 控制的可用信号的电路， 又称“信号调理电路” 或 “测量电路” 又称“转换元件” 或 “变换元件” 传感器
二、长度及线位移检测 1、电感式位移传感器 w2 L= Rm k∑ W-线圈匝数 Rm-磁路总磁阻 各段导磁体的长度 山-各段导磁体的磁导率 A-各段导磁体的截面积
二、长度及线位移检测 1、电感式位移传感器 W---线圈匝数 = = i i i m m u A l R R W L 2 Rm---磁路总磁阻 l i ---各段导磁体的长度 ui ---各段导磁体的磁导率 Ai ---各段导磁体的截面积
二、长度及线位移检测 电感位移传感器— 基本形式 线圈 (1)变气隙式 铁芯 Rm 6 1 uA u0A i! w2 L= 40w2A 40W2A 衛铁 Rm 16+ lδ ur 思考：灵敏度？ 线性度？ 改进方法？差动式 (2)变面积式 (3)螺管式
二、长度及线位移检测 l u W A u l l u W A R W L u A l u A l R r m m 2 0 2 0 2 0 + = = = + (1) 变气隙式 电感位移传感器—基本形式 思考：灵敏度？ 线性度？ l 2 1 线圈 铁芯 衔铁 改进方法？ 差动式 (2) 变面积式 (3) 螺管式
二、 长度及线位移检测 .24 (a)变气隙式 (b)变面积式 (c)螺管式 图3-5差分式自感传感器 1.2.线圈3.铁心或磁性套簡4.衔铁
二、长度及线位移检测 (2) 变面积式 (3) 螺管式 蔡萍教材P40 图3-5
二、长度及线位移检测 电感位移传感器 意大利Marposs: nnn
二、长度及线位移检测 电感位移传感器 意大利Marposs:
二、长度及线位移检测 电感位移传感器 中国中原量仪：
二、长度及线位移检测 电感位移传感器 中国中原量仪:
二、长度及线位移检测 2、光栅位移传感器(Grating)
二、长度及线位移检测 2、光栅位移传感器（Grating）
二、长度及线位移检测 ()光栅传感器原理（莫尔条纹） 构成：主光栅-标尺光栅，定光栅； 指示光栅-动光栅 主光栅 指示光栅 叠合→夹角→移动→明暗相间条纹→莫尔条纹 W 条纹宽度： B= W栅距，-线宽，b-缝宽 2sin0/2)0 W=a+b,a=b=W/2
二、长度及线位移检测 (1) 光栅传感器原理(莫尔条纹) 构成： 叠合 主光栅 指示光栅 夹角 移动 明暗相间条纹 莫尔条纹 条纹宽度： = W W B 2sin( / 2) W-栅距，a-线宽，b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2 主光栅---标尺光栅，定光栅； 指示光栅---动光栅