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几种常见监测传感器的简介及工作原理(差动式、振弦式、电感式传感器)

发布日期:2021-09-23浏览次数:162

一、差动电阻式传感器:

      1、简介:是美国人卡尔逊研制成功的,因此该仪器又称卡尔逊式仪器。这种仪器利用仪器内部张紧的弹性钢丝作为传感元件,将仪器受到的物理量转为模拟量,所以国外也称为弹性钢丝式仪器。

      2、测量原理:差动电阻式传感器基于钢丝弹性变形与电阻变化和温度变化的线性关系两个原理,利用弹性钢丝在力的作用和温度变化下的特性设计而成,把经过预拉长度相等的两根钢丝用特定方式固定在两根方形断面的铁杆上,钢丝电阻分别为R1和R2,因为钢丝设计长度相等,R1和R2近似相等。如下图所示,当仪器受到外界的拉压而变形时,两根钢丝的电阻产生差动的变化,一根钢丝受拉,其电阻image.png增加,另一根钢丝受压,其电阻减少,两根钢丝的串联电阻不变,而电阻比R1/R2发生变化,测量两根钢丝电阻的比值,就可以求得仪器的变形或应力。当温度改变时,引起两根钢丝的电         阻变化是同方向的,温度升高时,两根钢丝的电阻则都减少。测定两根钢丝的串联电阻,就可求得仪器测点位置的温度。



二、 振弦式传感器:

      1、简介:振弦式传感器的敏感元件是一根金属丝弦(一般称为钢弦,振弦或简称“弦”)。常用高弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢制成,它与传感器受力部件连接固定,利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。image.png      2、特点:由于结构简单稳定可靠,传感器的设计、制造、安装和调试都非常方便,而且在钢弦经过热处理之后其蠕变极小,零点稳定。因此,倍受工程界青睐。近年来在国内外发展较快,欧美已基本替代了其他类型的传感器。振弦式传感器所测定的参数主要是钢弦的自振频率,常用专用的钢弦频率仪测定,也可用周期测定仪测周期,二者互为倒数。在专用频率计中加一个平方电路或程序也可直接显示频率平方。

      3、原理:振弦式传感器的激振一般由一个电磁线圈(通常称磁芯)来完成。经过把各种物理量转换为拉(压)力作用在钢弦上,改变钢弦所受的张力,在磁芯的激发下,使钢弦的自振频率随张力变化而变化。通过频率的变化可以换算出被测物理量的变化值。 

三、电感式传感器:

      1、简介:电感式传感器是一种变磁阻式传感器,利用线圈的电感变化来实现非电量电测。它可以把输入的各种机械物理量如位移、振动、压力、应变、流量、比重等参数转换成电量输出,可以实现信息的远距离传输、记录、显示和控制。

      2、种类原理:电感式传感器种类很多,常用的有Ⅱ形、E形和螺管形三种。虽然结构形式多种多样,但基本包括线圈、铁芯和活动衔铁3个部分,见下图。图中是最简单的电感式传感器原理图。铁芯和活动衔铁均由导磁材料如硅钢片或铍合金制成,可以是整体的或者是迭片的,衔铁和铁芯之间有空气隙δ。当衔铁移动时,磁路中气隙的磁阻发生变化,从而引起线圈电感的变化,这种电感的变化与衔鉄位置即气隙大小相对应。因此,只要能测出这种电感量的变化,就能判定衔铁位移量的大小。电感式传感器就是基于这个原理设计制作的。

      2、特点: 电感式传感器结构简单,没有活动电接触点、工作可靠、灵敏度高、分辨率大、能测出0.1微米的机械位移和0.1角秒的微小角度变化。重复性好,高精度的可以做到非线性度误差达0.1%。 

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