《液压测试系统》PPT课件

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1、测 试技 术 第 三 章 常 用 传 感 器主 要 研 究 内 容 ：1.了 解 传 感 器 的 分 类 2.常 用 传 感 器 测 量 原 理3.传 感 器 选 用测试技术基础 测 试技 术 3.1 概 述1. 传 感 器 (Sensor)定 义 传 感 器 是 能 感 受 规 定 的 被 测 量 、 并 按 照 一 定 的 规 律转 换 成 可 用 输 出 信 号 的 器 件 或 装 置 。 通 常 由 敏 感 元 件 和转 换 元 件 组 成 (G B766-87)。 目 前 ， 传 感 器 转 换 后 的 信 号 大 多 为 电 信 号 。 因 而 从狭 义 上 讲 ， 传 感 器 是

2、 把 外 界 输 入 的 非 电 信 号 转 换 成 电 信号 的 器 件 或 装 置 。第三章常用传感器 测 试技 术 传 感 器 在 非 电 量 电 测 系 统 中 的 作 用 ：F一 是 敏 感 作 用 ： 感 受 并 拾 取 被 测 对 象 的 信 号F二 是 变 换 作 用 ： 被 测 信 号 转 换 成 易 于 检 测 和 处 理 的 电信 号概述 获 得 传 感 器 信 号 的 两 种 方 法 ： 直 接 获 得 电 信 号 的 变化 （ 开 关 传 感 器 ） ； 将 物 理 量 变 换 成 电 信 号 的 变 化 （ 水位 、 压 力 等 ） 。 测 试技 术 2. 传 感

3、器 的 分 类(1)按 被 测 物 理 量 分 类 :(2)按 传 感 器 元 件 的 变 换 原 理 分 类 :位 移 传 感 器 ,流 量 传 感 器 ,温 度 传 感 器 等 . 电 阻 式 ,电 容 式 ,电 感 式 ,压 电 式 、 光 电 式 等 .物 性 型 :依 靠 敏 感 元 件 材 料 本 身 物 理 性 质 的 变 化 来 实 现 信 号 变 换 . 例 如 :水 银 温 度 计 ,压 电 测 力 计 .结 构 型 :依 靠 传 感 器 结 构 参 数 的 变 化 实 现 信 号 转 变 . 例 如 :电 容 式 和 电 感 式 传 感 器 .概述 测 试技 术 能 量

4、转 换 型 :直 接 由 被 测 对 象 输 入 能 量 使 其 工 作 . 例 如 :热 电 偶 温 度 计 ,压 电 式 加 速 度 计 .能 量 控 制 型 :从 外 部 供 给 能 量 并 由 被 测 量 控 制 外 部 供 给 能 量 的 变 化 . 例 如 :电 阻 应 变 片 .能 量 传 递 型 :从 某 种 能 量 发 生 器 与 接 受 器 进 行 能 量 传 递 过 程 中 实 现 敏 感 检 测 . 例 如 :超 声 波 发 生 器 和 接 受 器 .(3)按 传 感 器 的 能 量 传 递 方 式 分 类 :概述 测 试技 术 3. 传 感 器 的 性 能 要 求 足

5、 够 的 容 量 匹 配 性 好 ， 转 换 灵 敏 度 高 精 度 适 当 ， 稳 定 性 高 反 应 速 度 快 ， 工 作 可 靠 性 高 适 应 性 和 适 用 性 强概述 测 试技 术 电 阻 式 传 感 器 是 把 被 测 量 转 换 为 电 阻 变 化 的 一 种 传 感 器按 工 作 的 原 理 可 分 为 :F热 敏 式F电 阻 应 变 式F变 阻 器 式F光 敏 式F电 敏 式 AlR 3.2 电 阻 式 传 感 器第三章常用传感器 测 试技 术 电 阻 应 变 式 传 感 器 -应 变 片 金 属 电 阻 应 变 片 的 工 作 原 理 是 基 于 金 属 导 体 的 应

6、 变效 应 ， 即 金 属 导 体 在 外 力 作 用 下 发 生 机 械 变 形 时 ， 其 电阻 值 随 着 它 所 受 机 械 变 形 (伸 长 或 缩 短 )的 变 化 而 发 生 变化 的 现 象 。 电阻式传感器 测 试技 术 1) 工 作 原 理金 属 应 变 片 的 电 阻 R为 AlR 2 ddR dl drR l r 电阻式传感器 R R Rl AdR dl d dA 2 2A r dA rdr , ddr lr l E (1 2 )dRR E 测 试技 术 (1) 金 属 应 变 片 （ 不 变 ）(1 2 )1.7 3.6dRRS 金 属 应 变 计 (2) 半 导 体

7、 应 变 片 （ 变 化 ）60 170dR ERS 半 导 体 应 变 计电阻式传感器 测 试技 术 2) 金 属 应 变 计 金 属 应 变 计 有 : 丝 式 和 箔 式 优 点 :稳 定 性 和 温 度特 性 好 . 缺 点 :灵 敏 度 系 数 小 . 应 变 计电阻式传感器 测 试技 术 3) 半 导 体 应 变 计 优 点 ： 应 变 灵 敏 度 大 ;体 积 小 ;能 制 成 具 有 一 定 应 变 电 阻 的元 件 . 缺 点 ： 温 度 稳 定 性 和 可 重 复 性 不 如 金 属 应 变 片 。 应 变 计电阻式传感器 体 型 薄 膜 型 扩 散 型 测 试技 术 案

8、例 ：4) 应 用电阻式传感器 测 试技 术 案 例 ： 电 子 称 原 理将 物 品 重 量 通 过 悬 臂 梁 转 化 结构 变 形 再 通 过 应 变 片 转 化 为 电量 输 出 。德 国 HBM电 阻 应 变 式 传 感 器 电阻式传感器 测 试技 术 3.3 电 容 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 将 被 测 量 的 变 化 转 化 为 电 容 量 变 化两 平 行 极 板 组 成 的 电 容 器 ,它 的 电 容 量 为 : AC + A 当 被 测 量 、 A或 发 生 变 化 时 ， 都 会 引 起 电 容 的 变 化 。如 果 保 持 其 中 的 两 个 参 数 不

9、 变 ， 而 仅 改 变 另 一 个 参 数 ，就 可 把 该 参 数 的 变 化 变 换 为 单 一 电 容 量 的 变 化 。第三章常用传感器 测 试技 术 2 分 类 a) 极 距 变 化 型 ; +c) 介 质 变 化 型 0S A电容式传感器 b)面 积 变 化 型 :角 位 移 型 ,平 面 线 位 移 型 ,柱 面 线 位 移 型 . 测 试技 术 3 应 用 1.震 动 ， 偏 心 ， 裂 纹 ， 振 荡 ， 同 心 度 2.位 移 ， 移 动 ， 位 置 ， 膨 胀3.挠 度 ， 变 形 ， 波 动 ， 倾 斜4.尺 寸 ， 公 差 ， 分 选 ， 零 件 识 别5.冲 击

10、， 应 变 ， 轴 向 振 动6.轴 承 振 动 ， 油 膜 间 隙 ， 磨 擦 ， 偏 心电容式传感器 测 试技 术 3.4 电 感 式 传 感 器 电 感 式 传 感 器 是 基 于 电 磁 感 应 原 理 ， 它 是 把 被 测 量转 化 为 电 感 量 的 一 种 装 置 。分 类 :电 感 式 传 感 器 自 感 型 可 变 磁 阻 型涡 流 式 互 感 型第三章常用传感器 测 试技 术 1 自 感 型 -可 变 磁 阻 式 2 002 ANLa)变 间 隙 型原 理 :电 磁 感 应电感式传感器 2 0 022W AdL LS d 测 试技 术 b)变 面 积 型 c） 螺 线 管

11、 型电感式传感器 2 002WdLS dA 测 试技 术 d)差 动 型电感式传感器 测 试技 术 2 涡 流 式 原 理 :涡 流 效 应原 线 圈 的 等 效 阻 抗 Z变 化 ： ),( ZZ 电感式传感器 a)高 频 反 射 式 ： （ 集 肤 效 应 ） ( )Z f x 测 试技 术电感式传感器 b)低 频 透 射 式 ： （ 互 感 原 理 ） 测 试技 术 案 例 ： 连 续 油 管 的 椭 圆 度 测 量 Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle原 理 ：电感式传感器 测 试技 术 案 例 ： 无 损 探 伤 原 理裂 纹 检 测 ， 缺

12、 陷 造 成 涡 流 变 化 。火 车 轮 检 测 油 管 检 测电感式传感器 测 试技 术 案 例 ： 测 厚案 例 ： 零 件 计 数电感式传感器 测 试技 术 3 变 压 器 式 -差 动 变 压 器工 作 原 理 :互 感 现 象 .电感式传感器 测 试技 术 应 用 : 厚 度 ,角 度 ,表 面 粗 糙 度 ;拉 伸 ,压 缩 ,垂 直 度 ; 压 力 ,流 量 ,液 位 ;张 力 ,重 力 ,负 荷 量 ;扭 矩 , 应 力 ,动 力 ;气 压 ,温 度 ;振 动 ,速 度 ,加 速 度 ;等 .案 例 ： 板 的 厚 度 测 量 案 例 ： 张 力 测 量电感式传感器 测 试技

13、 术 3.5 磁 电 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 磁 电 式 传 感 器 是 把 被 测 量 的 物 理 量 转 换 为 感 应 电 动势 的 一 种 转 换 器 。 ),(,cos, mdtddtd RBSBNU 感 应 线 圈 的 感 应 电 动 势 U为 磁 通 变 化 率 与 磁 场 强 度 、 磁 阻 、 线 圈 运 动 速 度 有 关 ，改 变 其 中 一 个 因 素 ， 都 会 改 变 线 圈 的 感 应 电 动 势 。 第三章常用传感器 测 试技 术 2 分 类 磁电式 动 圈 式磁 阻 式 线 速 度 型角 速 度 型 N磁电式传感器 测 试技 术 3 动 圈 式

14、 传 感 器 磁电式传感器 测 试技 术 4 磁 阻 式 传 感 器 磁电式传感器 测 试技 术 5 应 用 b) 测 速 电 机a)磁 电 式 车 速 传 感 器磁电式传感器 测 试技 术 3.6压 电 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 压 电 效 应 某 些 物 质 ， 如 石 英 ， 当 受 到 外 力 作 用 时 ， 不 仅 几 何 尺 寸 会 发生 变 化 ， 而 且 内 部 被 极 化 ， 表 面 会 产 生 电 荷 ； 当 外 力 去 掉 时 ， 又重 新 回 到 原 来 的 状 态 ， 这 种 现 象 称 为 压 电 效 应 。第三章常用传感器 测 试技 术 压 电 效

15、应q=DF压电式传感器 测 试技 术 i a c iqe C C C py p i a c iqAe A e C C C F+2、 测 量 电 路 a)电 压 放 大 器压电式传感器 测 试技 术 b)电 荷 放 大 器 fyiicai CeeCCCeq )()( ffy KCCC Kqe )( fy ff Cqethen CCKCIf )( F+压电式传感器 测 试技 术 3 应 用 b) 压 力 变 送 器a) 加 速 度 计 ， 力 传 感 器 压电式传感器 测 试技 术 案 例 ： 飞 机 模 态 分 析压电式传感器 测 试技 术 3.7传 感 器 选 用 原 则 选 择 传 感 器

16、主 要 考 虑 灵 敏 度 、 线 性 范 围 、 响 应 特 性 、稳 定 性 、 精 确 度 、 测 量 方 式 等 六 个 方 面 的 问 题 。 1、 灵 敏 度 一 般 说 来 ， 传 感 器 灵 敏 度 越 高 越 好 ， 但 在 确 定 灵 敏度 时 ， 要 考 虑 以 下 几 个 问 题 。 a)灵 敏 度 过 高 引 起 的 干 扰 问 题 ； b)量 程 范 围 。 c)交 叉 灵 敏 度 问 题 。第三章常用传感器 测 试技 术 3 响 应 特 性 传 感 器 的 响 应 特 性 是 指 在 所 测 频 率 范 围 内 ， 保 持 不失 真 的 测 量 条 件 。 实 际

17、 上 传 感 器 的 响 应 总 不 可 避 免 地 有 一 定 延 迟 ， 但总 希 望 延 迟 的 时 间 越 短 越 好 。 2 线 性 范 围 任 何 传 感 器 都 有 一 定 的 线 性 工 作 范 围 。 在 线 性 范 围内 输 出 与 输 入 成 比 例 关 系 ， 线 性 范 围 愈 宽 ， 则 表 明 传 感器 的 工 作 量 程 愈 大 。 传 感 器 工 作 在 线 性 区 域 内 ， 是 保 证测 量 精 度 的 基 本 条 件 。 传感器选用原则 测 试技 术 4 稳 定 性 稳 定 性 是 表 示 传 感 器 经 过 长 期 使 用 以 后 ， 其 输 出 特性 不 发 生 变 化 的 性 能 。 影 响 传 感 器 稳 定 性 的 因 素 是 时 间与 环 境 。5 精 确 度 传 感 器 的 精 确 度 是 表 示 传 感 器 的 输 出 与 被 测 量 的 对应 程 度 。 6 测 量 方 式 传 感 器 工 作 方 式 ， 也 是 选 择 传 感 器 时 应 考 虑 的 重 要因 素 。 例 如 ， 接 触 与 非 接 触 测 量 、 破 坏 与 非 破 坏 性 测 量 、 在 线 与 非 在 线 测 量 等 。传感器选用原则