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各類傳感器的技術(shù)原理匯總
日期：2025-05-06 23:03
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摘要：
各類傳感器的技術(shù)原理匯總
光電式傳感器分為：光柵式和碼盤式兩種。
光柵式傳感器光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號(hào)。光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤軸上的移動(dòng)光柵。加在承重臺(tái)上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，計(jì)算出移過的莫爾條紋數(shù)量，測出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量。
碼盤式傳感器的碼盤(符號(hào)板)是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃，上面帶有按編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺(tái)上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過角度。光電池將透過碼盤接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由電路進(jìn)行數(shù)字，*后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數(shù)字。光電式傳感器曾主要用在機(jī)電結(jié)合秤上。
液壓式傳感器 ，在受被測物重力P作用時(shí)，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值，確定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固，測量范圍大，但準(zhǔn)確度不超過1/100。
電磁力式傳感器它承重臺(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作(圖5)。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測物時(shí)，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測出傾斜度信號(hào)，經(jīng)放大后流入線圈，產(chǎn)生電磁力，使杠桿恢復(fù)至平衡。對(duì)產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，確定被測物質(zhì)量。電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高，可達(dá) 1/2000～1/60000，但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克。
電容式傳感器，它電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作(圖6 )。極板有兩塊，一塊固定不動(dòng)，另一塊可移動(dòng)。在承重臺(tái)加載被測物時(shí)，板簧撓曲，兩極板的距離發(fā)生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化求出承重臺(tái)上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價(jià)低，準(zhǔn)確度為1/200～1/500。
磁極變形式傳感器，鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化，使繞在鐵磁元件(磁極)兩側(cè)的次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，為1/100，適用于大噸位稱量工作，稱量范圍為幾十至幾萬千克。
振動(dòng)式傳感器 彈性元件受力后，其固有振動(dòng)頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，求出被測物作用在彈性元件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動(dòng)式傳感器有振弦式和音叉式兩種。
振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測物時(shí)，V形弦絲的交點(diǎn)被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差，求出被測物的質(zhì)量。振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)，加工難度大，造價(jià)高。
音叉式傳感器的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件，它以音叉的固有頻率振蕩，并可測出振蕩頻率。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測物時(shí)，音叉拉伸方向受力而固有頻率，的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，求出重物施加于音叉上的力，進(jìn)而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小，計(jì)量準(zhǔn)確度高達(dá) 1/10000～1/200000，稱量范圍為500g～10kg。
陀螺儀式傳感器 轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中，以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接，并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)。外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時(shí)保持水平。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時(shí)，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(dòng)(進(jìn)動(dòng))。進(jìn)動(dòng)角速度ω與外力P/2成正比，通過檢測頻率的方法測出ω，求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。
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光電式傳感器分為：光柵式和碼盤式兩種。
光柵式傳感器光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號(hào)。光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤軸上的移動(dòng)光柵。加在承重臺(tái)上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，計(jì)算出移過的莫爾條紋數(shù)量，測出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量。
碼盤式傳感器的碼盤(符號(hào)板)是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃，上面帶有按編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺(tái)上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過角度。光電池將透過碼盤接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由電路進(jìn)行數(shù)字，*后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數(shù)字。光電式傳感器曾主要用在機(jī)電結(jié)合秤上。
液壓式傳感器 ，在受被測物重力P作用時(shí)，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值，確定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固，測量范圍大，但準(zhǔn)確度不超過1/100。
電磁力式傳感器它承重臺(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作(圖5)。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測物時(shí)，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測出傾斜度信號(hào)，經(jīng)放大后流入線圈，產(chǎn)生電磁力，使杠桿恢復(fù)至平衡。對(duì)產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，確定被測物質(zhì)量。電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高，可達(dá) 1/2000～1/60000，但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克。
電容式傳感器，它電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作(圖6 )。極板有兩塊，一塊固定不動(dòng)，另一塊可移動(dòng)。在承重臺(tái)加載被測物時(shí)，板簧撓曲，兩極板的距離發(fā)生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化求出承重臺(tái)上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價(jià)低，準(zhǔn)確度為1/200～1/500。
磁極變形式傳感器，鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化，使繞在鐵磁元件(磁極)兩側(cè)的次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，為1/100，適用于大噸位稱量工作，稱量范圍為幾十至幾萬千克。
振動(dòng)式傳感器 彈性元件受力后，其固有振動(dòng)頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，求出被測物作用在彈性元件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動(dòng)式傳感器有振弦式和音叉式兩種。
振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測物時(shí)，V形弦絲的交點(diǎn)被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差，求出被測物的質(zhì)量。振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)，加工難度大，造價(jià)高。
音叉式傳感器的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件，它以音叉的固有頻率振蕩，并可測出振蕩頻率。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測物時(shí)，音叉拉伸方向受力而固有頻率，的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，求出重物施加于音叉上的力，進(jìn)而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小，計(jì)量準(zhǔn)確度高達(dá) 1/10000～1/200000，稱量范圍為500g～10kg。
陀螺儀式傳感器 轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中，以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接，并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)。外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時(shí)保持水平。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時(shí)，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(dòng)(進(jìn)動(dòng))。進(jìn)動(dòng)角速度ω與外力P/2成正比，通過檢測頻率的方法測出ω，求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。
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