传感器论文(速度传感器)

1《现代测试技术》课程考核论文班级N11-3F学号24111900274姓名黄安序号01年月日2速度传感器摘要二十一世纪的高效发展中，信息时代已然来临，掌握信息的重要性日益重要，在人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，在国民经济建设中占据有极其重要的地位。关键词光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用目录正文分类1、转轴式的，由转轴将速度传递出来，到一个小的发电机，很小的那种，根据发电机所建立的电压，推算出转速2、电磁感应式，在转动的轴上安装齿轮，外侧是电磁线圈，转动是由于轮齿间隙通过，得到方波变化的电压，再推算出转速三、定义单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器，我们都统称为速度传感器。四、原理1、旋转式速度传感器的结构和特征旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。(1).接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触，这类传感器的工作原理如图6所示。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度V。3图、1设D为滚轮直径，单位为mm，滚轮每转输出πD个脉冲，则1个脉冲代表着1mm的距离值。设在时间t内脉冲计数为n，则线速度v为转动脉冲传感器产生脉冲的方式由表及里光电、磁电、电感应等多种。每个脉冲代表的距离（mm）称为脉冲当量。为了计算方便，脉冲当量常设定为距离mm的整数倍，这是正确使用传感器的关键。接触式旋转速度传感器结构简单，使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着，滚轮的外周将磨损，从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差，滑差的存在也将影响测量的正确性。因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料，尽可能减小滑差。(2).非接触式旋转式速度传感器与运动物体无直接接触，非接触式测量原理很多，以下仅介绍两点，供参考。[1].光电流速传感器如图7所示，叶轮的叶片边缘贴有反射膜，流体流动时带动叶论旋转，页轮每转动一周光纤传输反光一次，产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数，计算出流速。使脉冲数与叶轮转速再与流速建立关系。利用标定曲线V=kn+c计算流速V。其中：k为变换系数：c为预置值，n为叶轮转速。可将叶轮的转速直接换算成流速。4图、2[2].光电风速传感器非接触式旋转速度传感器寿命长，无需增加补偿电路。但脉冲当量不是距离（mm）整数倍，因此速度运算相对比较复杂。旋转式速度传感器的性能可归纳如下：(1).传感器的输出信号为脉冲信号，其稳定性比较好，不易受外部噪声干扰，对测量电路无特殊要求。(2).结构比较简单，成本低，性能稳定可靠。功能齐全的微机芯片，使运算变换系数易于获得，故目前速度传感器应用极为普遍。2磁电式速度传感器磁电式速度传感器为惯性式速度传感器，其工作原理为：当有一线圈在穿过其磁通发生变化时，会产生感应电动势，电动势的输出与线圈的运动速度成正比1—弹簧2—壳体3—阻尼环4—磁钢5—线圈6—芯轴图、3磁电式传感器的结构有两种，一种是绕组与壳体连接，磁钢用弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元件支承。常用的是后者，图13.16为磁电式速度计的典型结构。在测振时，传感器固定或紧压于被测系统，磁钢4与壳体2一起随5被测系统的振动而振动，装在芯轴6上的线圈5和阻尼环3组成惯性系统的质量块并在磁场中运动。弹簧片1径向刚度很大、轴向刚度很小，使惯性系统既得到可靠的径向支承，又保证有很低的轴向固有频率。阻尼环一方面可增加惯性系统质量，降低固有频率，另一方面在磁场中运动产生的阻尼力使振动系统具有合理的阻尼.因线圈是作为质量块的组成部分，当它在磁场中运动时，其输出电压与线圈切割磁力线的速度成正比。前已指出，由基础运动所引起的受迫振动，当wwn时，质量块在绝对空间中近乎静止，从而被测物（它和壳体固接）与质量块的相对位移、相对速度就分别近似其绝对位移和绝对速度。这样，绝对式速度计实际上是先由惯性系统将被测物体的振动速度z1(t)（符号见图）转换成质块—壳体的相对速度z01(t)，而后用磁电变换原理，将z01(t)转换成输出电压的。从图可以看出，为了扩展速度拾振器的工作频率下限，应采用ξ=0.5~0.7的阻尼比，在幅值误差不超过5%的情况下，工作下限可扩展到w/wn=1.7。这样的阻尼比也有助于迅速衰减意外瞬态扰动所引起的瞬态振动。但这时的相频特性曲线与频率不成线性关系，因此，在低频范围内无法保证相位的精确度。磁电式传感器还可以做成相对式的，见图13.17，用来测量振动系统中两部件之间的相对振动速度，壳体固定于一部件上，而顶杆与另一部件相连接。从而使传感器内部的线圈与磁钢产生相对运动，发出相应的电动势来。图、4在实际使用中，为了能够可以测量较低的频率，希望尽量降低绝对式速度计的固有频率，但过大的质量块和过低的弹簧刚度使其在重力场中静变形很大。这不仅引起结构上的困难，而且易受交叉振动的干扰。因此，其固有频率一般取为10～15Hz。上限测量频率决定于传感器的惯性部分质量，一般在1kHz以下。1—顶杆2—弹簧片3—磁钢4—线圈5—引出线6—壳体图13.17磁电式相对速度传感器6磁电式振动速度传感器的优点是不需要外加电源，输出信号可以不经调理放大即可远距离传送，这在实际长期监测中是十分方便的。另一方面，由于磁电式振动速度传感器中存在机械运动部件，它与被测系统同频率振动，不仅限制了传感器的测量上限，而且其疲劳极限造成传感器的寿命比较短。在长期连续测量中必须考虑传感器的寿命，要求传感器的寿命大于被测对象的检修周期。五、总结由于微电子技术和微机械加工技术发展，传感器正向微型化、多功能化，智能化方向发展。微型化传感器利用微机械的加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上。这将成为一种趋势。六、文献[1]李希文[等]传感器与信号调理技术西安电子科技大学出版社2008.12[2]吴建平传感器原理及应用机械工业出版社2008.11[3]陈建元传感器技术机械工业出版社2008.10[4]郁有文传感器原理及工程应用西安电子科技大学出版社2008.7[5]张洪润实传感器应用设计300例（上册）北京航空航天大学出版社2008.10[6]周旭现代传感器技术国防工业出版社2007.1.1[7]范茂军传感器技术国防工业出版社2008.8[8]谢文和刘蕊传感器及其应用（第二版）高等教育出版社2009.4[9]陈林星无线传感器网络技术与应用电子工业出版社2009.4[10]纪宗南现代传感器应用技术和实用线路中国电力出版社2009.1