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澳门赌场压力传感器方案ppt

发布日期:2021-01-27 06:59

  全密封防水式 远距离式(大量程) 第五章 电容式压力传感器 电容接近开关的规格 第五章 电容式压力传感器 电容式接近开关在液位测量控制中的使用 第五章 电容式压力传感器 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 电容式料位指示仪的信号转换与控制电路: 第五章 电容式压力传感器 不同材料的非金属检测物对电容式接近开关动作距离的影响 第五章 电容式压力传感器 硅微加工加速度传感器原理 1—加速度测试单元 2—信号处理电路 3—衬底 4—底层多晶硅(下电极) 5—多晶硅悬臂梁 6—顶层多晶硅(上电极) 第五章 电容式压力传感器 硅微加工加速度传感器原理 1—加速度测试单元 2—信号处理电路 3—衬底 4—底层多晶硅(下电极) 5—多晶硅悬臂梁 6—顶层多晶硅(上电极) 第五章 电容式压力传感器 利用微电子加工技术,可以将一块多晶硅加工成多层结 构。在硅衬底上,制造出三个多晶硅电极,组成差动电容C1、C2。图中的底层多晶硅和顶层多晶硅固定不动。中间层多晶硅是一个可以上下微动的振动片。其左端固定在衬底上,所以相当于悬臂梁。 当它感受到上下振动时,C1、C2呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将ΔC 转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内,所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小,且悬臂梁的质量很轻,所以频率响应可达1kHz以上,允许加速度范围可达10g 以上。 如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器,就可以测量三维方向的振动或加速度。 第五章 电容式压力传感器 加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上,可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时, 微处理器据此判断发生了碰 撞,于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀,托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 装有传感器的假人 气囊 第五章 电容式压力传感器 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时,经控制系统 使气囊迅速充气 。 第五章 电容式压力传感器 汽车气囊对驾驶员的保护作用 第五章 电容式压力传感器 利用加速度传感器实现 延时起爆的钻地炸弹 传感器安装位置 第五章 电容式压力传感器 图1网址:/offer/1113916518.html?spm=.KcD3s4&tracelog=p4p 图2网址:/order/offer_snapshot.htm?spm=.qRErvB&order_entry_id=6 * 传感器网址:/offer/.html?spm=.xnG1HL 无报价 * 5.1.3 变介电常数式电容传感器 1)当电介质改变时,电容量也会变化,可用下式表示。上图为介质面积变化的电容式传感器。这种传感器可用来测量物位或液位,也可测量位移。 第五章 电容式压力传感器 表5-1 几种介质的相对介电常数 5.1.3 变介电常数式电容传感器 根据表3-1,分析不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时,哪一种情况下的电容量大?可以用于测量什么非电量? 第五章 电容式压力传感器 振荡电路 感应电极 被测物体 2)应用举例1:电容式接近开关 测量头构成电容器的一个极板,另一个极板是物体本身,当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.由此便可控制开关的接通和关断;接近开关的检测物体,并不限于金属导体,也可以是绝缘的液体或粉状物体。 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.1 双T电桥电路 测量电路 图中C1、C2为差动电容式传感器的电容,RL为负载电阻,V1、V2为理想二极管,R1、R2为固定电阻。 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 当V1导通、V2截止时C1充电;反之V1截止、V2导通时C2充电; 由图中可以看出,一路通过R1、RL,另一路通过R2、RL,这时流过RL的电流为i1; 若C1或C2变化时,在负载RL上产生的平均电流将不为零,因而有信号输出。 与P144不同 桥式转换电路 图3.2.1 双T电桥电路 C 1 C 2 R 2 R 1 R L ~ u V2 V1 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.1 双T电桥电路 1)测量电路 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 2)双T电桥电路的特点: 有一个公共接地点。 V1和V2工作在伏安特性的线性段。 ??输出电压较高。 ??灵敏度与电源频率有关。 ?可以用作动态测量。 图3.2.1 双T电桥电路 C 1 C 2 R 2 R 1 R L ~ u V2 V1 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.2 运算放大器式测量电路 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 电路的原理如上图所示。其输出电压以 代入上式,则有: ∴ 输出电压u0与动极片位移d 成线性关系。 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.3 脉冲调制电路 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 C2 C1 - + A1 - + A2 D1 R1 R2 VO C D2 B A S Vr -Q Q R D VA V1 0 t VB V1 0 t VC Vr 0 t VD Vr 0 t VO Vo=0 0 t T2 T1 (b) C1=C1 差动电容C1和C2的大小控制直流电压的通断,所得方波与C1和C2有确定的函数关系。 可见,输出电压与电容变化成线 t T1 VD Vr 0 t T2 VO Vo?0 t 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.4 调频电路 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 当电容变化时导致振荡频率变化,再通过鉴频电路将其转换为振幅的变化,经放大后即可显示,这种方法称为调频法。测量电路见下图。振荡频率为 第五章 电容式压力传感器 5.2 常用测量电路 5.2.4 调频电路 常用电路有:双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 当电容变化时导致振荡频率变化,再通过鉴频电路将其转换为振幅的变化,经放大后即可显示,这种方法称为调频法。测量电路见下图。振荡频率为 第五章 电容式压力传感器 机械式油量表: 在油箱内,装有类似卫生间水箱里的浮球,通过杠杆带动电阻丝式圆盘电位器,由电流表指示出油量。 5.3 电容式传感器的应用 5.3.1 在物位测控中的应用 电容式油量表 第五章 电容式压力传感器 电容式油量表 当油箱中注满油时,液位上升,指针停留在转角为?m处。当油箱中的油位降低时,电容传感器的电容量Cx减小,电桥失去平衡,伺服电动机反转,指针逆时针偏转(示值减小),同时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时,电桥又达到新的平衡状态,伺服电动机停转,指针停留在新的位置(? x 处)。 该油量表属于开环系统还是闭环系统? 第五章 电容式压力传感器 该油量表可用于飞机油箱 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.1 在物位测控中的应用 LP-5000系列电容物位变送器 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.1 在物位测控中的应用 LP-5000系列电容物位变送器 第五章 电容式压力传感器 第五章 电容式压力传感器 液位限位传感器与液位变送器的区别在于:它不给出模拟量,而是给出开关量。当液位到达设定值时,它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。 5.3 电容式传感器的应用 5.3.1 在物位测控中的应用 CTS-DFD电容式物位限位开关 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.1 在物位测控中的应用 CTS-DFD电容式物位限位开关 ??? 这是一种具有高-高、高、低、低-低四点报警开关量输出的射频电容式物位开关,可用于各种物料作物位高度的粗略显示,或同时作物位高度的控制和报警使用。 第五章 电容式压力传感器 液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设定方法十分简单: 用手指压住设定按钮,当液位达到设定值时,放开按钮,智能仪器就记住该设定。正常使用时,当水位高于该点后,即可发出报警信号和控制信号。 设定按钮 第五章 电容式压力传感器 智能化液位限位传感器的设定按钮 超限灯 正常工作指示灯 设定按钮 电源指示灯 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.2 在压力测量中的应用 CCPS32陶瓷电容压力传感器¤ ??? CCPS32干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出,广量程,特别适合制造高性能的工业控制用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装,是欧美E+H、ABB、SIEMENS、H&B、VEGA等公司压力变送器生产首选传感器。 陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.2 在压力测量中的应用 FB0802陶瓷电容型压力变送器 ??? FB0802陶瓷电容压力变送器采用具有国际先进水平的陶瓷电容传感器,配合高精度电子元件,经严格的工艺过程装配而成。抗过载和抗冲击能力强,稳定性高,并有很高的测量精度。 /meter18_Product_5113583.html 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.2 在压力测量中的应用 1151系列电容式变送器 ??? 1151系列电容式变送器是引进美国罗斯蒙特公司技术制造的产品,具有设计原理新颖、品种规格齐全、安装使用简便、本质安全防爆等特点。其外形结构如图所示。 1)工作原理 被测介质的两种压力通入高、低两压力室,作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上,通 过隔离膜片和δ元件内的填充液传到预张紧的测量膜片两侧。当两侧压力不一致时,致使测量膜片产生位移,其位移量和压力差成正比,故两侧电容就不等,通过检测,放大转换成4-20mA的电流信号输出。 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 capaNCDT610 电容式位移传感器 ??? 其结构如右图所示。传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比,经检波器与一个可设置的补偿电压叠加经放大后作为模拟信号输出。 1)应用领域 主要用于震动、偏心、裂纹、振荡、同心度、位移、膨胀、挠度、波动、倾斜、尺寸公差、零件识别、 冲击、轴向振动、轴承振动和油膜间隙等。 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 capaNCDT610 电容式位移传感器 ??? 其结构如右图所示。传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比,经检波器与一个可设置的补偿电压叠加经放大后作为模拟信号输出。 2) 特点: I.?工作时无磨损,免维修; II. 高的零点稳定性和精度; III. 几乎与温度无关; IV. 传感器对被测体没有作用力; V. 与被测体导电性能,以及导电性能变化无关; 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 capaNCDT610 电容式位移传感器 3)系统结构 它是一个精密的单通道系统,它由电容位移传感器,传感器电缆和处理信号的前置器组成。用户可以在现场用二点线性化方法校准。如下图主要由传感器、电缆、前置放大器、供电电缆和电源五个部分。 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 capaNCDT610 电容式位移传感器 4)技术参数 在室温20℃,传感器电缆长为1米的情况下测得的。在被测材料为金属材料时,测量信号线性特性,不需重新校准。导电性能的变化不会影响传感器灵敏度和线性。 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 capaNCDT610 电容式位移传感器 5)线性化校准 它在出厂时已用金属材料校准好,输出0 — 10V。 在精度低时测量范围可扩展2 - 3倍,如上图所示。 6)传感器和电缆 传感器带有保护环,它用1米长电缆同前置器连接起来。应用时,无须再校准,灵敏度误差在0.5 — 1%以内。特殊传感器请咨询。所有传感器无安装座,也能简单安装。固定通常用埋头螺钉或者开口夹(如右图所示)。 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 TR230型容栅测微传感器 1)工作原理 如图所示,容栅传感器是一种无差调节的闭环控制系统,基本测量部分是一个差动电容器,它是利用电容的电荷耦合方式将机械位移量转变成为电信号的相应变化量,将该电信号送入电子电路后,再经过一系列变换和运算后显示出机械位移量的大小。 2) 外型尺寸 具体结构尺寸为:TR230型的L0=31(mm),L=194(mm); 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.3 在位移测量中的应用 TR230型容栅测微传感器 3)技术指标 I.? 测量范围:0-30mm/0-50mm/0-100mm II.? 分辨率:0.01mm、0.005mm III. 测力:≤2.5N IV.? 最大移动速度:1.5M/s V.? 工作温度:10℃-40℃ VI.? 存储温度:0℃-55℃ 第五章 电容式压力传感器 5.3 电容式传感器的应用 5.3.4 电容式接近开关 被检测物体可以是导电体、介质损耗较大的绝缘体、含水的物体(例如饲料、人体等) ;可以是接地的,也可以是不接地的。 调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器,可以根据被测物不同来改变动作距离。 第五章 电容式压力传感器 齐平式 非齐平式 电容式接近开关外形 第五章 电容式压力传感器 非齐平式接近开关的安装 非齐平式安装时,传感器高于安装支架,易损坏。 第五章 电容式压力传感器 压力传感器 汇报人: 宗 雪 时间:2016.2.20 目 录 绪论 第一章 压阻式压力传感器 第二章 电感式压力传感器 第三章 压电式压力传感器 第四章 智能式压力传感器 第五章 电容式压力传感器 传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成,如图1 所示。 敏感元件直接感受被测量,并输出与被测量有确定关系的物理量信号;转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制;转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。 辅助电源 敏感元件 转换元件 变换电路 被测量 电量 压力传感器的组成 传感器:是能够感受规定的被测量并按照一定的转换规律转换成可用的输出信号 的器件或装置。 绪 论 压力传感器的分类: 按工作原理分 压阻式压力传感器 电容式压力传感器 电感式压力传感器 压电式压力传感器 智能式压力传感器 按照所使用的材料 金属压力传感器 半导体压力传感器 金属氧化物压力传感器 光学压力传感器 绪 论 第一章 压阻式压力传感器 压阻式压力传感器是应用最为广泛的压力传感器之一。 压阻式压力传感器的原理 压阻效应:沿一块半导体的某一轴向施加压力使其变形,它的电阻率会发生显著 变化,这种现象称为半导体的压阻效应。利用半导体材料的压阻效 应制成的传感器称为压阻式传感器。目前使用最多的是单晶硅半导 体。 由于压力的原因,硅晶体的电阻发生变化,变化的大小与受到的压力大小有关, 同时与材料本身的压阻系数有关。 影响压阻系数最主要因素是环境温度和扩散杂质的表面浓度。压阻系数随扩散杂 质浓度的增加而减小。 扩散杂质浓度 ,压阻系数减小 当表面杂质浓度较低时,温度 ,压阻系数 较快;提高表面杂质浓度,温度升 高,压阻系数 较慢。 压阻式压力传感器的特点 最突出的优点:灵敏度高、尺寸小、横向效应小、滞后和蠕变小,适于动态测量 优点如下: 频率响应范围宽,固有频率很高 体积小,可微型化。由于采用了集成电路的工艺方法,因而硅膜片敏感元件可做的很小。 精度高、灵敏度高。 由于压阻式压力传感器无活动部件,所以它工作可靠、耐震、耐冲击、耐腐 蚀、抗干扰能力强以及可以在恶劣环境下工作。 缺点: 由于压阻式压力传感器是用半导体材料制作的,受温度影响较大,因此,在温度变化大的环境中使用时,必须进行温度补偿。 制作工艺复杂。对研制条件要求高而严格,尤其是扩散杂质、烧结、封装工艺等比其它传感器要复杂的多,因而成本较高。 传感器技术发展的主要趋势:小型化,集成化,智能化。在集成电路部分制成一 些微处理器,使得其具有记忆,思维,判断,处理的能力。 第一章 压阻式压力传感器 Arduino FSR402 0.5 压力传感器 压力感测电阻 Sparkfun原装 ¥:79元/个 应用:压力传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、 气象、地质、地震测量等各个领域。在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静 态和动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。压阻式传感器是用 于这方面的较理想的传感器。例如,用于测量直飞机机翼的气流压力分布,测试发动 机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。 ¥:35元/个 美国freescale 压力传感器 MPX53DP 压阻式硅压力传感器50kPa 第一章 压阻式压力传感器 第二章 电感式压力传感器 电感式传感器是一种利用磁路磁阻变化,引起传感器线圈的电感(自感或互感) 变化来检测非电量的一种机电转换装置。 电感式传感器的主要特征是具有线圈绕组。 工作原理:由于磁性材料和磁导率不同,当压力作用于膜片时,气隙大小发生改 变,气隙的改变影响线圈电感的变化,处理电路可以把这个电感的变化转化成相 应的信号输出,从而达到测量压力的目的。 这种压力传感器按磁路变化可以分为两种:变磁阻和变磁导。电感式压力传感器 的优点在于灵敏度高、测量范围大;缺点就是不能应用于高频动态环境。 它的特点是:结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作 环境要求不高、分辨率较高(如在测长度时一般可达0.1μm)。示值误差一般为 示值范围的0.1%~0.5%、稳定性好。 优点:灵敏度高、测量范围大。 缺点:频率响应低,不宜用于快速动态测量,且分辨率和示值误差与示值范围有 关,示值范围大时,分辨率和示值精度将相应降低。 第二章 电感式压力传感器 应用:厚度、角度、表面粗糙度;拉伸、压缩、垂直度;压力,流量,液位;张力、 重力、负荷量;扭矩、应力、动力;气压、温度;振动、速度、加速度等 第二章 电感式压力传感器 第三章 压电式压力传感器 压电效应:一些离子型晶体电介质(如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等)不仅在 电场力作用下,而且在机械力作用下,都会产生极化现象。 这些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形9压缩或伸长)时,其内部将发 生极化现象,而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉后,它又会重新回到不 带电的状态,此现象称为“压电效应”。 压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。 压电式压力传感器的原理:压电式压力传感器是基于压电效应的传感器。是一 种自发电式和机电转换式传感器。 它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷 放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电 式压力传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量,如压力、加速度等(见 压电式压力传感器、加速度计)。压电式压力传感器是利用压电材料的压电效 应将被测压力转换为电信号的。由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产 生的电荷量与作用力之间呈线性关系: Q=KSP 式中:Q为电荷量;K为压电常数;S为作用面积;P为压力。通过测量电荷量可 知被测压力大小。 第三章 压电式压力传感器 压电式压力传感器的特点:以压电效应为工作原理的传感器,是机电转换式 和自发电式传感器。 它的敏感元件是用压电的材料制作而成的,而当压电材料受到外力作用的时 候,它的表面会形成电荷,电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变 换阻抗以后,就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是 用来测量力及可以转换成为力的非电物理量。 例如:加速度和压力。它有很多优点:重量较轻、工作可靠、结构简单、信 噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。但是它也存在着某些缺点:有部分 电压材料忌潮湿,因此需要采取一系列的防潮措施,而输出电流的响应又比 较差那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点,让仪器更 好地工作。 第三章 压电式压力传感器 压电传感器的内阻抗很高,而输出的信号微弱,因此一般不能直接显示和纪录。 压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗,这样才能防止电荷 迅速泄露而是测量误差变大。压电传感器的前置的放大器有两个用处: 一 是把传感器的高阻抗输出变为低阻抗输出 图1 电压等效电路 图2 简化电路 第三章 压电式压力传感器 二 是把传感器的微弱信号进行放大 由于引入了电容负反馈 ,电荷放大器的输出电 压仅与传感器产生的电 荷量及放大器的反馈电 容有关,电缆电容等其 他因素对灵敏度的影响 可以忽略不计。电荷放 大器的灵敏度为 电荷放大器等效电路 第三章 压电式压力传感器 压电式压力传感器的光纤传输技术应用在内弹道试验研究中的使用 内弹道试验研究的对象是炮管内的压力、炮口速度和作用时间(击发底火后到弹丸通过 身管所需要的时间)。最主要的测量对象是压力,因为只有压力能表征内弹道的循环特 性,从压力曲线可以得到火药的火药力、压力冲量及火药的燃速等重要参量。火药气体 压力首先从零开始迅速地增加到某一个最大峰值,然后,下降。整个过程的时间只有千 分之几秒,而且,是一个非周期性的单次脉冲过程。因此,测量这种瞬变动态参数,压 电式压力传感器的宽频响、高动态性能具有明显优势。 在电热化学炮发射平台进行试验时,由于存在高电压、大电流的脉冲放电过程,会产生 多种电磁干扰源。采用传统的测压方式容易将电磁干扰信号耦合到测压线路中,影响测 试精度。国外电热化学炮压力测量采用模拟光纤调频技术,国内采用光电隔离方式、脉 冲变压器隔离方式和现场存储方式等技术。现场存储型测压方式很好地解决了电磁干扰 问题,但压力曲线的时间零点与其他参量灭有统一的时间零点,给研究等离子体增强体 作用带来了一定影响。 第三章 压电式压力传感器 压电式压力传感器的其他应用 压电式压力传感的应用领域很广泛:电声学、生物医学和工程力学等等。 它能够测量发动机里面的燃烧压力,也能够应用在军事方面。 它可以测量在膛中的枪炮子弹在击发的那一刻,膛压的改变量以及炮口所受到的冲击波压力。 它能够测量很小的压力,也能够测量大的压力。由于它的使用寿命很长、重量较轻、体积较小、结构较简单,因此它所涉及的领域远远不止这些。 在对建筑物、桥、汽车和飞机等的冲击和震动的测量,也是非常广泛的。特别是在宇航和航空的领域里,它的地位是特殊的。 第三章 压电式压力传感器 第四章 智能式压力传感器 智能压力传感器是微处理器和压力传感器的结合。因此,根据它们的实现途径 可分为:非集成化的智能压力传感器、集成化的智能压力传感器和混合型的智 能压力传感器。 非集成化的智能压力传感器是把传统的压力传感器、信号调理电路、带数字总 线接口的微处理器结合成一整体而构成的一个智能压力传感器系统。这种非集 成化的智能压力传感器实际上就是就是在传统的压力传感器系统上增加了微处 理器的连接。因此,这是一种实现智能压力传感器系统最快的途径和方式。 集成化智能压力传感器是采用微机械加工技术以及大规模集成电路工艺技术, 利用硅作为基体材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元,并把它 们集成在一块芯片上而构成的。随着微电子技术的飞速发展,以及随着微米/纳 米技术的采用,由此而制作出的智能压力传感器具有微型化、结构一体化、精 确度高、多功能、阵列式、全数字化、使用方便、操作简单等特点。 智能压力传感器的功能 在智能压力传感器系统中,微处理器能够按照给定的程序对传感器实现软件控制,把传感器从单一功能变为多功能,智能压力传感器一般具有以下基本功能 : 数据处理功能:智能压力传感器不仅能对各个被测参数进行测量,而且能够根据已知被测参数求出未知参数,并能够自动调零、自动平衡、自动补偿等。 自动诊断功能:这是智能压力传感器的重要功能,智能压力传感器通过其故障诊断软件和自检软件,,自动对传感器和系统工作状态进行定期和不定期的检测、测试,及时发现故障,协助诊断发生故障的原因、位置,并给予操作提示 。 软件组态功能:智能压力传感器由于采用了微处理器,所以它不仅要有必要的硬件组成,例如检测、放大、A/D、D/A、通讯接口等,而且还有软件资源用于 控制和处理数据。在智能压力传感器中,设置有多模块化的硬件和软件,用户可以通过微处理器颁布命令,改变传感器的硬件模块和软件模块的组合状态,已达到不同的应用目的,完成不同的功能,澳门赌场。增加了传感器的灵活性和可靠性。 第四章 智能式压力传感器 接口功能;智能压力传感器采用标准化接口,统一的接口标准容易通过RS-232、RS-485、HART等总线和上位机进行通信。这样,可以由远距离中央控制计算机来控制整个系统的工作,对测量系统进行遥控,也可以将测量数据传送到远方用户。 人机对话功能:将计算机、智能压力传感器、仪表组合在一起,配备了各种 显示装置和输入键盘,使系统具有灵活的人机对话功能进行人机对话,配合 操作人员指导工作、减少操作失误和读数失误,及时进行修改。 信息存储和记忆功能:智能压力传感器具有信息存储、记忆功能、能把测量参数、状态参数通过RAM和EEPROM进行存储。为了防止数据在掉电后自动消失,智能压力传感器中具有备用电源,当系统掉电后,能够把后备电源 接入RAM,保护数据不丢失。 第四章 智能式压力传感器 智能压力传感器的特点 (1)精确度高:智能压力传感器有多项功能来保证它的高精确度;智能压力 传感器系统通常具有自选量程、自校准、自动修正各类误差 、自动补偿等功能,这些功能通过软件来解决,明显比硬件 解决要好。 (2)高可靠性和高稳定性:智能压力传感器能自动因工作条件和环境参数发 生变化后引起系统特性的漂移,具有自动切换量程、自诊断 、判断和决策处理等功能。 (3)高信噪比和高分辨率:智能压力传感器具有数据存储、记忆与信息处理 功能,能够通过软件进行数字滤波、相关分析等处理,它可 以去除输入数据中的噪声,可以通过数据,这样保证了对特 定参数测量的分辨能力。 (4)强自适应性:智能压力传感器具有判断、分析与处理功能,它根据系统 工作情况决策各部分的供电情况和与上位机的数据传输速率 ,从而使系统在最有低功耗状态和优化传送率,而且它具有 多种自补偿功能。 第四章 智能式压力传感器 (5)设计制造容易,使用维修简单:由于智能压力传感器的大部分功能都是 通过软件程序实现的,而它的硬件电路相对来讲是比较简 单,且制造容易。同样,若智能压力传感器出现故障,除 本身具有自寻故障,发出警报功能外,对它进行维修主要 就是优化软件程序。 (6)集中控制:由于智能压力传感器采用微处理器对整个系统进行控制,而 且微处理器具有强大的数据处理能力和控制能力,通过它的 软件程序使微处理器得到充分的利用,这样就可以使智能压 力传感器系统的多种功能协调起作用,从而保证了它优点得 以充分发挥。由此,我们可以看到这是一种非常集中的方式 。 (7)灵活性强:以软件为主体的智能压力传感器不仅在使用方便,功能多样化 等方面呈现出很大的灵活性,而且在其性能方面,由于其控 制软件或运算软件易于修改,也是它的性能易于改变。 (8)高性能价格比:智能压力传感器所具有的上述多种功能,并不是像传统传 感器技术那样追求传感器本身的完善,对传感器的各个环境进 行精心设计和调试,进行“手工艺品”式的精雕细琢来获得, 而是通过微处理器与计算机相结合,采用廉价的集成电路工艺 和芯片以及强大的软件来实现的。 第四章 智能式压力传感器 第五章 电容式压力传感器 2、优点:结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格低廉。 3、缺点:电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也给它的应用带来一定的局限 4、应用:测量压力、力、位移、振动、液位等参数。 1、变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化 原理与类型 电容式传感器的基本工作原理如图所示,从中可看出,?,A,d三个参数都直接影响着电容量C的大小。所以电容式传感器可以分为三种类型: 1、改变极板面积的变面积式; 2、改变极板距离的变间隙式; 3、改变介电常数的变介电常数式。 + + + ? A ? δ、A或ε发生变化时,都会引起电容的变化。 第五章 电容式压力传感器 5.1.1 变面积式电容传感器 (1)直线位移型 当动极板移动△x后,覆盖面积就发生变化,电容量也随之改变,其值为: 其灵敏度为: 变面积式电容传感器的灵敏度为常数,即输出与输入呈线形关系。 第五章 电容式压力传感器 下图是角位移型电容式传感器。 当动片有一角位移时,两极板间覆盖面积就发生变化,从而导致电容量的变化,此时电容值为 角位移型 + + + (2)角位移型 5.1.1 变面积式电容传感器 第五章 电容式压力传感器 (3)园柱型电容传感器 下图是园柱型,当动极板有一线位移时,两极板间覆盖面积就发生变化,从而导致电容量的变化 5.1.1 变面积式电容传感器 第五章 电容式压力传感器 5.1.2 变间隙式电容传感器 (改变极间距离) 下图为变间隙式电容传感器的原理图。 当活动极板因被测参数的改变而引起移动时,两极板之间的电容量C就改变了。 设极板面积为A,其静态电容量为: 当活动极板移动x后,其电容量为: 第五章 电容式压力传感器 例:电容式传声器 第五章 电容式压力传感器 第五章 电容式压力传感器 5.1.2 变间隙式电容传感器 (改变极间距离) 4、一般在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来提高绝缘性。 1、电容量C与x不是线性关系,只有当 x<<d时,才可认为是最近似线、要提高灵敏度,应减小起始间隙d。 3、当d过小时,又容易引起击穿,同时加工精度要求也高了。 5、在实际应用中,为了提高灵敏度,减小非线性,可采用差动式结构。 讨论: 当x<<d时, 则: 第五章 电容式压力传感器 图1网址:/offer/1113916518.html?spm=.KcD3s4&tracelog=p4p 图2网址:/order/offer_snapshot.htm?spm=.qRErvB&order_entry_id=6 * 传感器网址:/offer/.html?spm=.xnG1HL 无报价 *

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