机电一体系统传感检测技术.ppt

1单元三机电一体化传感检测技术45履带起重机离子感烟器光电传感器风速传感器CNC机床内部功能构成实例
13人体系统和机器系统比较
眼（视觉）
耳（听觉）
鼻（嗅觉）
皮肤（触觉）
舌（味觉）传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一。17传感器定义有以下含义
①它能完成检测任务，是由敏感元件和转换元件构成检测装置；
②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；
③能按一定规律将被测量转换成电信号输出，输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；
④传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。
按使用场合不同又称为：
发送器、传送器、变送器、检测器、探头传感器的组成传感器的分类②按被测量22典型常用传感器24253.光电传感器
光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器，又称为光电开关。光电二极管是最常见的光电传感器。表3-2光电效应的种类3.2.2位移传感器
按照运动形态，位移传感器可分为直线位移传感器和角位移传感器。直线式位移传感器主要有差动变压器、电位器、光栅尺、光学式位移测定装置等。角位移传感器主要有旋转编码器等。
3.2.2位移传感器
(2)差动变压器式电感传感器。互感型电感传感器是利用互感M的变化来反映被测量的变化。这种传感器实质是一个输出电压的变压器。当变压器初级线圈输入稳定交流电压后，次级线圈便产生感应电压输出，该电压随被测量的变化而变化。3.2.2位移传感器
什么是光栅？
由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件尺身扫描头（与移动部件固定）透射式光栅透射式圆光栅莫尔条纹特性3、莫尔条纹间距是放大了的光栅栅距，它随着光栅刻线夹角而改变。

4、莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线数相等。
光栅在机床上的安装位置（2个自由度）光栅在机床上的安装位置（3个自由度）光栅在机床上的安装位置（3个自由度）（续）2自由度光栅数显表3自由度光栅数显表光栅数显表（续）安装有直线光栅的数控机床加工实况典型常用传感器感应同步器种类感应同步器的特点：典型常用传感器定尺和滑尺绕组分布见图：定尺绕组是连续的，其周期（T）是2毫米，均匀的分布在250毫米的长度上。
滑尺上两相绕组，分别称为正弦绕组(SIN)和余弦绕组(COS)
当滑尺上的绕组加上交流激磁电压时，根据电磁感应原理，定尺上的连续绕组有感应电压输出，感应电压的幅度和相位与激磁电压有关，也与滑尺和定尺的相对位置有关。
通过检测定尺上的电压就能知道定滑尺之间的相对位置，我们的数显表就是通过这个原理来实现的。
典型常用传感器3.2.3速度和加速度传感器3.2.3速度和加速度传感器光电效应工作原理当带缝隙的旋转盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的相同，因此带缝隙旋转盘每转一周，光敏器件输出与之相等的电脉冲，根据测量时间内的脉冲数N就可测出测速为n=60N/Zt式中，Z为带缝隙旋转盘上的缝隙数：n为转速电脉冲送入测量电路进行放大和整形后，再送入频率计显示。也即可专门设计一个计数器进行计数和显示特点：1、光电转速传感器为非接触式转速表光电转速传感器采用光学原理制造，属于非接触式转速测量仪表，它的测量距离一般可达200mm左右。光电转速传感器的测量无需与被测量对象接触，不会对被测量轴形成额外的负载，因此光电转速传感器的测量误差更小，精度更高。4、光电转速传感器的测量能力好光电转速传感器的可采用光纤封装，可于测量微小的物体，特别是微小旋转体的测量，特别适用于高精密、小元件的机械设备测量。光电转速传感器的运行稳定，有良好的可靠性，测量的精度较高，能满足使用者的测量要求。3.2.3速度和加速度传感器应变式传感器基本工作原理
应变式传感器是将应变片粘贴于弹性体表面或者直
接将应变片粘贴于被测试件上。弹性体或试件的变
形通过基底和粘结剂传递给敏感栅，其电阻值发生
相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变
化，即可测量应变。
压电式传感器的工作原理是利用某些介质材料的压电效应。
当某些材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。
压电式传感器具有体积小，重量轻，工作频带宽、灵敏度高、工作可靠、测量范围广等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量，以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。某些物质沿某一方向受到外力作用时，会产生变形，同时其内部产生极化现象，此时在这种材料的两个表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。当作用力方向改变时，电荷极性也随之改变。这种机械能转化为电能的现象称为“正压电效应”或“顺压电效应