传感器在自动络筒机上的应用.docx

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1、传感器在自动络筒机上的应用1槽开光电开关把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或者可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过期，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或者接通负载电流，进而完成一次控制动作。槽形开关的检测间隔由于受整体构造的限制一般只有几厘米。2对射式光电开光假设把发光器和收光器别离开，就可使检测间隔加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射别离式光电开光，简称对射式光电开关。它的检测间隔可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过途径的两侧，检测物通过期阻挡光路，收光器就

2、动作输出一个开关控制信号。3反光板反射式光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式或者反射镜反射式光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。4扩散反射式光电开关它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是收不到的；当检测物通过期挡住了光，并把光局部反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关控制信号。2.2压电式传感器压电式传感器是一种典型的有源传感器或者发电型传感器。它以某些电

3、介质的压电效应为根底，在外力作用下，在电介质的外表上产生电荷，进而实现非电量电测的目的。压电传感元件是力敏元件，所以它能测量最终能变换为力的那些物理量，例如力，压力，加速度等。压电式传感用具有体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高等优点。近年来压电测试技术开展迅速，十分是电子技术的迅速开展，使压电式传感器的应用越来越广泛。2.2.1压电效应某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应地在晶体的两个外表产生符号相反的电荷；当外力作用除去时，又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变，这种现象称为压电效应。具有压电效应的物质很多，如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。2.

4、2.2压电陶瓷的压电效应压电陶瓷属于铁电体一类的物质，是人工制造的多晶压电材料，它具有类似铁磁材料磁畴构造的电畴构造。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，进而存在一定的电场。在无外电场作用时，各个电畴在晶体上杂乱分布，它们的极化效应被互相抵消，因此原始的压电陶瓷内极化强度为零，见图a图3陶瓷极化经过示意图2.2.2压电陶瓷材料压电陶瓷主要有以下几种：1钛酸钡压电陶瓷钛酸钡BaTiO3是由碳酸钡BaCO3和二氧化钛TiO2按1：1分子比例在高温下合成的压电陶瓷。它具有很高的介电常数和较大的压电系数约为石英晶体的50倍。缺乏之处是居里点温度低120，温度稳定性和机械强度不如石英晶体。2锆

5、钛酸铅系压电陶瓷PZT锆钛酸铅是由PbTiO3和PbZrO3组成的固溶体PbZr、TiO3。它与钛酸钡相比，压电系数更大，居里点温度在300以上，各项机电参数受温度影响小，时间稳定性好。此外，在锆钛酸中添加一种或者两种其它微量元素如铌、锑、锡、锰、钨等还可以获得不同性能的PZT材料。因此锆钛酸铅系压电陶瓷是目前压电式传感器中应用最广泛的压电材料3压电半导体材料压电半导体材料有ZnO、CdS、ZnO、CdTe等，这种力敏器件具有灵敏度高，响应时间短等优点。此外用ZnO作为外表声波振荡器的压电材料，可检测力和温度等参数。4高分子压电材料某些合成高分子聚合物薄膜经延展拉伸和电场极化后，具有一定的压电

6、性能，这类薄膜称为高分子压电薄膜。目前出现的压电薄膜有聚二氟乙烯PVF2、聚氟乙烯PVF、聚氯乙烯PVC、聚甲基-L谷氨酸脂PMG等。高分子压电材料是一种柔软的压电材料，不易破碎，可以大量消费和制成较大的面积。2.3磁电式传感器磁电感应式传感器又称电动势式传感器，是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。它是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的。它是一种机-电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为101000Hz)，所以得到普遍应用。2.3.1恒磁通式磁电感应传感器工作原理恒磁通式磁电感应传感器构造中，工作气隙中的磁通恒定，感应电动势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动线圈切割磁力线而产生。磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度v成正比的感应电动势E，其大小为B稳恒均匀磁场的磁感应强度；l导体有效长度；v导体相对磁场的运动速度。当传感器构造参数确定后，N、B和l均为恒定值，E与dx/dt成正比，根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。