36
37
4) 绝对值检波
38
5) 峰值保持电路
39
6）电压比较电路
迟滞比较见自编教材的P20页
40
2. 电容传感器
原理：由两块平行的金属板构成。通过改变 板间距离、相对面积或介质特性引起电容量 变化。其优点： 1.所需的作用能量小 2.能在恶劣环境下工作 3.本身发热影响小 4.动态响应快 5.缺点是非线性和泄露。
13
输出特性 主要为阻抗匹配问题，阻抗/转动惯量，实质是 增大前级对后级的影响，使后级获得更大的能 量。
14
2.4 传感器的基本转换电路 1.电阻型
1）分压电路 用得极为广泛。
15
分压电路控制的自动灯光启闭系统
16
2) 桥式电路 阻抗Z1，Z2，当测量发 生变化时，Z1变化，此 时用控制器控制Z2变化， 使输出为零，可以实现 电脑自动测量。
U 0 U 1 U 1 U i1
Rf
R1
U1 U2
(2)
R1 R2, R3 Rf
•
Uo
Rf R1
(Ui2
Ui1)
0
U1 U2
当只有共模信号，共模
抑制比无穷大
21
22
23
24
25
❖电 荷 放 大 器
26
半波调幅
27
全波调幅
28
❖ 包络检波
29
30
31
32
33
34
35
7
8
9
10
11
2.3 广义输入特性
传感器的输入特性用来衡量传感器对被测对象的影 响（称为负荷效应）程度。
1) 广义输入阻抗
被测作用变量
q1
类比
U
Z= 被测流通变量 = q2
I
说明：q1 ----示强变量 如力、温度等 q2 ----示容变量 如力、温度等 q1与q2的乘积与能量有关
12
即：
▪ 测量条件
测量的目的；测定量的选定；测量的范围；输入信号的带宽；要求的精 度；测量所需时间等
▪ 传感器的性能
精度；响应速度；稳定性；模拟还是数字信号；输出量及电平；被测对 象特征的影响；校准周期；过载输入保护等
▪ 传感器的使用条件
放置的场所；环境（温度、湿度、振动）；测量的时间（寿命周期）； 传输距离；与设备连接方式；供电电源；价格
第二章 机电一体化系统中的传感器技术
机电一体化一体化系统检测系统实质：
非电量
电量
显示
2.1 传感器的定义
定义：是一种以一定的精确度将被测量（如 位移、力、加速度等）转换为与之能确定对 应关系的，易于精确处理和测量的某种物理 量（如电量）的测量部件或装置。
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
Pq1q2
q12 Z
q22Z
所以，当被测量为作用变量（力、温度等） 时，传感器的广义输入阻抗Z越大，对被测 对象的干扰就越小，带来的误差也越小；反 之，当被测量为流通变量（速度、流量）时， 传感器的广义输入阻抗Z越小，负荷效应也 越小。（能量小），反映后级（传感器）对 前级（被测对象）的影响，实质是要求后级 减少对前级的影响。
❖ 转换元件：将敏感元件输出的非电物理量 （如位移、应变、光强等）转换成电参数 （如电阻、电感、电容等）
❖ 基本转换电路：将电路参数量转换成便与 测量的电量，如电压、电流、频率等
4
❖ 传感器的功能及分类
5
▪ 按工作原理不同分
分类
按 输 出 信 号 性 质 分
6
❖ 传感器的选用 传感器千差万别，测量同一种测定量，可以采用不同工作原理的传感器， 注意以下几个方面：
51
定尺绕组
1
A
B
滑
2
尺
绕 组
3
位
置 4
A
B
A
B
A
B
5
1 eA
5
定
尺
感应 况
电
势
变
化0 情2
4
3
仅 对A绕 组 激 磁
A
B
eB 1 0
4 35
2
仅 对B绕 组 激 磁
滑尺绕组位置与定尺感应电势幅值的变化关系
52
滑尺在定尺上每滑动一个节距,定尺绕组感应 电势就变化了一个周期,
ec=KuAcosθ ，es=KuAsinθ
17
3) 信号放大电路
18
19
(3) 高输入阻抗放大器 虚短，虚断，”虚地”
为保证共模抑制比，要配出（U2-U1）的因子项
R 1/R f1R f2/R 4 U o(1R R f4 2)U (2 U 1)
20
(4) 高共模抑制比放大器
U2
R2
R3
R3
U
i
2
(1)
Uo(1R R1 f )R2R 3R3Ui2R R1 f Ui1
式中: K——滑尺和定尺的电磁耦合系数； θ——滑尺和定尺相对位移的折算角。 若绕组的节距为W,相对位移为l,
l 360
W
53
❖ 同样,当仅对正弦绕组B施加交流激磁电压UB时, ❖ e s=Ku B sinθ ❖ 当滑尺上两个绕组加以幅值相等，频率相同的正弦和余弦激励电压：
U c U si n t,U s U co ts
S
C C
S
S
C
C S—正 弦 绕 组
C—余 弦 绕 组 S
(a)
(b)
图4-19 （a） 定子； （b）
50
先回顾一下数学公式
❖ sin(α+β) = sinαcosβ+ cosαsinβ ❖ cos(α+β)= cosαcosβ- sinαsinβ
（1） 鉴相式。 所谓鉴相式,就是根据感应电势的相位 来鉴别位移量。当滑尺上输入为幅值uc=UA, us=UA的 交流电压时,则定尺上的绕组由于电磁感应作用将产生 与激磁电压同频率，不同相位的交变感应电势。下图 说明了感应电势幅值与定尺和滑尺相对位置的关系。
❖ e =e c+es=KUcosθ+KUsinθ
2
2.2 传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本 转换电路三部分组成
两个功能：
被测量
被测量
敏感作用（被测对象 变换作用（被测非电量
信号拾取） 电量输出）
转换元件
电量 基本转换电路
3
❖ 敏感元件：直接感受被测量，并以确定关 系输出某一物理量，如弹性敏感元件将力 转换为位移或应变输出，光敏、热敏、气 敏、湿敏、温敏、磁敏等
41
（1）调频电路:抗干扰能力强，用得广泛。 要求查资料掌握相位平衡条件原理，起振条件：β取
50~90，C2/C1=0.01~0.5
42
实用图:
43
44
Hale Waihona Puke 453. 电感型，旋转变压器
46
47
48
感应同步器
定尺 1/ 4W
滑尺
cos
sin
图4-18 感应同步器原理图
49
圆盘式感应同步器如图4-19所示,其转子相当 于直线感应同步器的滑尺,定子相当于定尺,而且 定子绕组中的两个绕组也错开1/4节距。