传感器分类ppt
44页1、 传感器的分类传感器的分类 传感器输出的信号有两种形式高电平输出和低电平输出,通俗的讲分为:PNP信号输出是电源信号,NPN输出是0V信号,在与PLC接线时,需要这样: PNP要求输入公共点COM接0V,因为PNP信号输出的是电源,这样能够形成激励,触发输入点(HITACHI)。 NPN要求输入公共点COM接24V(电源),因为NPN信号输出的是0V,这样能够在COM和输入点形成激励,触发输入点。传感器的分类传感器NPN型输出型(电流流入)和PNP输出型(电流流出)两种 二、传感器的分类分类法型式说 明按基本效应分类物理型化学型生物型采用物理效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换按构成原理分类结构型物性型以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换按能量关系分类能量转换型能量控制型传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供,但受输入量控制按工作原理分电阻式电容式电感式压电式磁电式热电式光电式光纤式利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信
2、号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换按输入量分类长度、角度、振动、位移、压力、温度、流量、距离、速度等以被测量命名(即按用途分类)按输出量分类模拟式数字式输出量为模拟信号(电压、电流、)输出量为数字信号(脉冲、编码、)工业在线检测、计量测试、检定标定- 几何量中最基本的测试内容三、长度及线位移传感器1、电容传感器:平板电容器的电容量:原理:被测量 - 电容变化特点:结构简单,分辨力高,非接触应用:可在高温、辐射、振动等条件下工作1)电容传感器原理、结构与特性a) 变极距型电容传感器初始电容量:极距变化:0 - 电容增大:长度 - 面与面、线与线、点与点之间的距离及它们之间的组合 传感器:机械式(杠杆、齿轮)、电感、电容、光栅、磁栅、容栅、 感应同步器、光电式广义 - 圆柱体的轴径和孔径;立方体的长度、宽度、高度(厚度);孔和槽的深度;孔间距、轴心距等 b) 变面积型电容传感器电容:(a)扇形平板结构; (b)柱面板结构相对变化:结论:灵敏度:(1)传感器输出为线性;(2)灵敏度与初始极距成反比:减小极距 -提高灵敏度 , (3)保持极距
3、不变:中间移动式;(4)差动结构:提高灵敏度 c) 变介质型电容传感器电容:插入式:应用:测量厚度2) 电容传感器特点及应用特点:分辨力极高(电容值10-7,相对值100%200%,位移0.01m) 动极板质量小,惯性小,动态响应好; 非接触,自身发热和功耗小; 结构简单,不含有机材料或磁性材料、对环境适应性强应用:微信息检测-测微仪、; 静态测量-金属零件计数 高频信号检测-振动,转速;1-测杆: 2-片簧:3-定极板; 4-动极板:a) 电容式位移传感器:原理:变介质型 变极距型;b) 电容式厚度传感器:特点:接触式测量差动结构:特点:非接触式测量应用:纸张、绝缘薄膜等a) 差动式梳齿形容栅传感器3) 容栅传感器b) 多级片型容栅传感器c) 特点:定极板-两组极栅,等间隔,交叉 动极板-极距相同,栅宽相同相对移动-电容周期变化-脉冲信号多个差动式变面积型电容传感器的并联 动尺-一系列发射电极片,宽度间隔l0 定尺-一系列接收电极片,宽度间隔l0/4相对移动-电容周期变化-脉冲信号多个差动式变面积型电容传感器的并联d) 应用:量程大-长定尺,150mm, 300mm精度高-误差平均效
4、应测量位移-数显卡尺,分辨力0.01mm2、 光栅式传感器 - 等节距的透光和不透光的刻线均匀相间排列构成的光学元件物理光栅:计量光栅:利用光的衍射现象分析光谱、测定波长利用光的莫尔条纹现象测量精密位移长光栅 - 直线位移;圆光栅 - 角位移 构成:主光栅 - 标尺光栅,定光栅;指示光栅 - 动光栅长度 - 测量范围;刻线密度 - 测量精度 ( 10、25、50、100、125线/mm )(1) 莫尔条纹(Moire) 条纹宽度: W-栅距, a-线宽, b-缝宽W=a+b ,a=b=W/2 特例:当 =0, w1=w2 B= 光闸莫尔条纹 当 =0, w1w2 纵向莫尔条纹均匀刻线主光栅指示光栅夹角明暗相间条纹莫尔条纹移动莫尔条纹特性: 方向性:垂直于角平分线,当夹角很小时 与光栅移动方向垂直同步性:光栅移动一个栅距 莫尔条纹移动一个间距一方向对应放大性:夹角很小 BW 光学放大 提高灵敏度可调性:夹角 条纹间距B 灵活准确性:大量刻线 误差平均效应 克服个别/局部误差 提高精度 (2) 光栅传感器分类与结构原理 按运动形式分: 直线型-主光栅为直尺形直线移动 旋转型-主光栅为圆盘形
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