《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》配套PPT課件

《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》配套PPT課件,傳感器及檢測(cè)技術(shù),傳感器,檢測(cè),技術(shù),配套,PPT,課件 項(xiàng)目二 速度檢測(cè) 教學(xué)目的： 1、能認(rèn)識(shí)、了解檢測(cè)速度的傳感器器件，了解它們的特點(diǎn)和性能。 2、 能理解電渦流傳感器的工作原理、測(cè)量電路及應(yīng)用電路。 3、能掌握霍爾傳感器的工作原理和應(yīng)用。 4、了解磁電式傳感器的工作原理和它的特點(diǎn)。 5、 能理解變磁通式和恒磁通式磁電傳感器的工作原理和應(yīng)用。 6、掌握光電效應(yīng)的三種類型和常用光電傳感器的工作原理。 7、 掌握光電傳感器的組成及理解光電傳感器的應(yīng)用電路。 課 型：新授課 課 時(shí)： 4個(gè)任務(wù)，安排8個(gè)課時(shí)。 教學(xué)重點(diǎn)： 認(rèn)識(shí)電渦流傳感器的外形與結(jié)構(gòu)，性能指標(biāo)和各項(xiàng)參數(shù)?；魻杺鞲衅鞯耐庑闻c結(jié)構(gòu)及其工作原理是基于霍爾效應(yīng)；磁電式傳感器的工作原理。 教學(xué)難點(diǎn)： 電渦流傳感器的性能指標(biāo)和各項(xiàng)參數(shù)?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟硎腔诨魻栃?yīng)，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓大小的決定因素，霍爾元件，霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償；磁電式傳感器的工作原理；光電傳感器的組成及測(cè)量方法。 教學(xué)過(guò)程： 1. 教學(xué)形式：講授課，教學(xué)組織采用課堂整體講授和分組演示。 2. 教學(xué)媒體：采用啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法。教學(xué)手段采用多媒體課件、視頻等媒體技術(shù)。 作業(yè)處理： 完成項(xiàng)目后的思考題。 板書設(shè)計(jì)： 本課標(biāo)題 檢測(cè)技術(shù)與傳感器的認(rèn)知 課次 4 授課方式 理論課□ 討論課□ 習(xí)題課□ 其他□ 課時(shí)安排 8 學(xué)分 共2分 授課對(duì)象 院系、專業(yè)： 任課教師 教學(xué)基本內(nèi)容 教學(xué)方法及教學(xué)手段 課堂導(dǎo)入 在各種車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，都需要對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，轉(zhuǎn)速一般以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表達(dá)，單位為r/min。測(cè)量速度的方法很多，通常有霍爾傳感器測(cè)速、電渦流測(cè)速、磁電感應(yīng)測(cè)速、光電測(cè)速、光電編碼器數(shù)字測(cè)速和測(cè)速發(fā)電機(jī)模擬測(cè)速等。 參考以下形式： 1.銜接導(dǎo)入 2.懸念導(dǎo)入 3.情景導(dǎo)入 4.激疑導(dǎo)入 5.演示導(dǎo)入 6.實(shí)例導(dǎo)入 7.其他形式 基本知識(shí)匯總 任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，有大量涉及轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量。當(dāng)被測(cè)對(duì)象是導(dǎo)電良好的金屬物體時(shí)，一般可選用電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)速。 電渦流傳感器是利用電渦流效應(yīng)制成的一種傳感器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、 靈敏度高、頻率響應(yīng)寬、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格較低、不受油污等介質(zhì)的影響、無(wú)接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。它不僅廣泛用于測(cè)量轉(zhuǎn)速，而且也應(yīng)用于測(cè)量位移、厚度、應(yīng)力、材料損傷等場(chǎng)合。 基于法拉第電磁感應(yīng)原理，將塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，該電流稱為電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化的物理現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器就是利用電渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換成阻抗的變化而進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。 電渦流式傳感器分為高頻反射式和低頻透射式兩類。 （一）　電渦流傳感器的外形 各種電渦流傳感器的外形如圖22所示。 （二）　電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu) 電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖23所示。 1—電渦流線圈； 2—?dú)んw； 3—?dú)んw上的位置調(diào)節(jié)螺紋； 4—印制線路板； 5—夾持螺母； 6—電源指示； 7—閾值指示燈； 8—輸出屏蔽電纜線； 9—電纜插頭 1．本課程是機(jī)電一體化、自動(dòng)控制、電氣自動(dòng)化、應(yīng)用電子等專業(yè)的一門專業(yè)課程。要求學(xué)生能認(rèn)識(shí)常用傳感器，掌握其工作原理、輸出特性、誤差補(bǔ)償，理解各種測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，了解傳感器的典型應(yīng)用等知識(shí)，達(dá)到能正確使用常用傳感器的目的。 2．檢測(cè)技術(shù)的主要內(nèi)容包括了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處理。需要一定的測(cè)量理論、測(cè)量方法，相應(yīng)的測(cè)量工具、裝置，以及對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行正確的處理分析。它涵蓋了傳感器技術(shù)、誤差理論、測(cè)試計(jì)量技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及電量間的互相轉(zhuǎn)換技術(shù)等。 3．本課程教學(xué)內(nèi)容的組織與安排：　由實(shí)例引入，按照“任務(wù)提出”“相關(guān)知識(shí)”“任務(wù)實(shí)施”“其他案例”“訓(xùn)練一下”幾個(gè)部分遞進(jìn)完成。采用任務(wù)引領(lǐng)的項(xiàng)目課程教學(xué)，將檢測(cè)技術(shù)與傳感器的技能和知識(shí)點(diǎn)融入項(xiàng)目的工作任務(wù)之中，在符合工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，充分考慮了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知心理過(guò)程，將課程內(nèi)容劃分為九個(gè)項(xiàng)目，再具化為多個(gè)工作任務(wù)的教學(xué)內(nèi)容。從檢測(cè)的對(duì)象著手，選擇合適的傳感器，通過(guò)認(rèn)識(shí)該類傳感器的外形、性能指標(biāo)，再到測(cè)量原理的介紹，在掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，介紹相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)處理電路，來(lái)完成該類檢測(cè)任務(wù)。再安排一個(gè)訓(xùn)練，供學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中掌握知識(shí)、提高技能。 （三） V系列電渦流傳感器性能指標(biāo) ①　線性距離：　2~10mm。 ②　精度：　1．0%。 ③　響應(yīng)時(shí)間：　5ms。 ④　工作電壓：　15~30V DC。 ⑤　輸出電壓：　0．1V DC。 ⑥　輸出電流：　≤5mA。 ⑦　靜態(tài)功耗：　≤0．8W。 ⑧　環(huán)境溫度、濕度：?。?5～75℃、95%RH（25℃時(shí)）。 ⑨　使用壽命：　≥10000h。 二 電渦流傳感器的工作原理 在金屬導(dǎo)體上方放置一個(gè)線圈L，當(dāng)線圈中通以電流I1·時(shí)，線圈的周圍空間就產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)H1，在金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電渦流I2·，由I2產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)H2，由于H2與H1方向相反，H2抵消了部分原磁場(chǎng)H1，使導(dǎo)電線圈的阻抗發(fā)生了變化。線圈阻抗Z的變化程度取決于線圈L的外形尺寸、線圈L至金屬板之間的距離、金屬板材料的電阻率和磁導(dǎo)率以及激勵(lì)源的頻率等參數(shù)。 當(dāng)改變其中一個(gè)參量，而保持其余參數(shù)為常數(shù)時(shí)，則線圈阻抗Z就成為此參數(shù)的單值函數(shù)。如保持其他參數(shù)不變，僅改變線圈與金屬導(dǎo)體之間的距離，則此時(shí)線圈阻抗Z的變化量就反映了線圈與導(dǎo)體間距離的變化量。 若改變激勵(lì)源頻率f，可控制檢測(cè)深度，頻率越高，電渦流的滲透深度越淺。因此，一般用高頻激勵(lì)源施加在線圈上，通過(guò)反射來(lái)檢測(cè)與被測(cè)金屬體的間距；用低頻激勵(lì)源施加在線圈上，通過(guò)透射來(lái)檢測(cè)被測(cè)金屬體的厚度。 三 高頻反射式電渦流傳感器 在線圈前面放一塊金屬導(dǎo)體，電渦流傳感器的線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是非接觸磁性耦合。當(dāng)高頻電流施加在電感線圈上時(shí)，線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)作用于被測(cè)金屬導(dǎo)體表面，形成電渦流，電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又反作用于線圈，從而改變了線圈的阻抗。線圈阻抗由線圈與金屬導(dǎo)體的距離決定。通過(guò)測(cè)量線圈阻抗的變化就可確定電渦流傳感器探頭與金屬板之間的距離。被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度越高。 四 低頻透射式電渦流傳感器 低頻透射式電渦流傳感器采用低頻激勵(lì)，貫穿深度 五 電渦流傳感器的測(cè)量電路 電渦流傳感器的探頭是一個(gè)電感線圈，改變它與被測(cè)金屬板的間距，就改變了電感線圈的阻抗大小，阻抗的變化還要通過(guò)后續(xù)的測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的電壓的變化。常用的測(cè)量電路有以下三種：　 （一）　電橋測(cè)量電路 （二）　定頻調(diào)幅測(cè)量電路 （三）　調(diào)頻式測(cè)量電路 五 電渦流傳感器的測(cè)量電路 六 實(shí)驗(yàn) 用電渦流傳感器檢測(cè)位移 （一）　實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。 （二）　需用器件與單元 ①　CSY—2000傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。（＋15V電源，數(shù)顯電壓表） ②　電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)板。 ③　電渦流傳感器。 ④　測(cè)微頭。 ⑤　鐵圓片。 （三）　實(shí)驗(yàn)原理 探頭線圈通入高頻電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有被測(cè)導(dǎo)體接近時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱與該導(dǎo)體與線圈的距離有關(guān)，因此通過(guò)檢測(cè)渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱即可以進(jìn)行位移測(cè)量。 四）　實(shí)驗(yàn)步驟 ①　根據(jù)圖217所示安裝電渦流傳感器。 ②　根據(jù)圖218所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線：　 ②　根據(jù)圖218所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線：　 （a） 將＋15V電源接入模板。 （b） 將模板輸出電壓V0接到數(shù)顯電壓表上。 （c） 將模板上高頻電流接入電渦流線圈中。 ③　打開(kāi)主控臺(tái)電源。 ④　使測(cè)微頭與傳感器線圈頂部接觸，記錄數(shù)顯表的示數(shù)，然后每隔0．5mm讀一個(gè)數(shù)，記入表21，直到輸出幾乎不變?yōu)橹埂? 表21電渦流傳感器位移x與輸出電壓U的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) x/mm U/V （五）　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 ①　根據(jù)表21數(shù)據(jù)，畫出Ux曲線。 ②　計(jì)算量程為1mm、3mm和5mm時(shí)的靈敏度和線性度。 ③　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析電渦流傳感器是如何測(cè)量軸的振動(dòng)和偏心的。 （六）　被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性的影響 ①　將上述被測(cè)體鐵圓片分別換成銅圓片和鋁圓片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記入表22和表23。 任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 一 霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能 （一）　霍爾傳感器的外形 （a） 霍爾元件（b） 霍爾接近開(kāi)關(guān)（c） 霍爾電流傳感器 （二）　霍爾元件的結(jié)構(gòu)和符號(hào) a 霍爾片 從矩形薄片半導(dǎo)體基片上的兩個(gè)相互垂直方向側(cè)面上，引出一對(duì)電極，其中1、2兩電極用于控制電流，稱控制電極。另一對(duì)3、4電極用于引出霍爾電勢(shì)，稱輸出電極。在基片外面用金屬或陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂等封裝作為外殼。 b 霍爾元件的外形 c 霍爾元件符號(hào) （三）　霍爾接近開(kāi)關(guān)介紹 1、特點(diǎn) 霍爾接近開(kāi)關(guān)具有響應(yīng)頻率高，重復(fù)定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)，多種保護(hù)功能，有工作狀態(tài)指示燈，可以和控制器（PC）直接接口，可靠性高和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 2、 技術(shù)參數(shù) 二 霍爾傳感器的工作原理 （一）　霍爾效應(yīng) 霍爾傳感器的工作原理是基于霍爾效應(yīng)。1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。 所謂霍爾效應(yīng)是置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中流過(guò)電流時(shí)，若是沒(méi)有磁場(chǎng)的影響，則正電荷載流子能平穩(wěn)地流過(guò)，此時(shí)輸出端（從載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向的兩個(gè)面引出）的電壓為零。當(dāng)加入一個(gè)與電流方向垂直的磁場(chǎng)時(shí)（圖223），電荷載流子會(huì)由于洛倫茲力的作用而偏向一邊，在輸出端產(chǎn)生電壓，即霍爾電壓。這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 （二）　霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓大小的決定因素 由于UH=KHIB，所以霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓主要由三個(gè)方面的因素決定：　 ①　與電源提供的電流的大小有關(guān)。 ②　與霍爾元件所處磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)。 ③　與霍爾元件的物理尺寸有關(guān)?；魻栯妷菏呛驮穸萪成反比的，因此霍爾元件一般制作得較薄。 （三）霍爾元件 由于霍爾元件的靈敏度與材料的電阻率和電子遷移率（在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度值）成正比。若要霍爾效應(yīng)強(qiáng)，制造霍爾元件材料的電阻率和電子遷移率要大。 對(duì)于金屬導(dǎo)體，電子遷移率大，但電阻率很??；而絕緣材料電阻率極高，但電子遷移率極小。兩者都不適宜制作霍爾元件。只有半導(dǎo)體材料的電阻率和電子遷移率適中，且N型半導(dǎo)體的電子遷移率大于P型半導(dǎo)體的電子遷移率，因此一般用N型半導(dǎo)體制作霍爾元件。 制作霍爾元件常用的材料有N型鍺、銻化銦、砷化銦、砷化鎵及磷砷化銦等。銻化銦產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)較大，但溫度影響大；鍺及砷化銦受溫度影響小，線性好，但霍爾電勢(shì)小；砷化鎵溫度特性好，但價(jià)格貴；磷砷化銦的溫度特性最好。 三 霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償 （一）　霍爾傳感器的測(cè)量電路 （二）　溫度誤差及補(bǔ)償 由于霍爾元件的基片是半導(dǎo)體材料，因而對(duì)溫度的變化很敏感。為了減小霍爾元件的溫度誤差，可采?。骸? ①　選用溫度系數(shù)小的元件。 ②　采用恒溫措施。 ③　采用恒流源供電。 （三）　零位特性及補(bǔ)償 1 零位特性 零位特性是在無(wú)外加磁場(chǎng)或無(wú)控制電流的情況下，元件產(chǎn)生輸出電壓的特性。 2 零位誤差 零位誤差是零位特性產(chǎn)生的誤差。 3 不等位電壓 不等位電壓是霍爾元件的激勵(lì)電流為額定電流IN而磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，所測(cè)到的空載霍爾電壓UO。 4 不等位電阻 不等位電阻R0：　R0=UO/IN。 不等位電壓產(chǎn)生的主要原因：　霍爾電極安裝時(shí)不在同一個(gè)電位面上，兩者之間存在不等位電阻，如圖225所示。 補(bǔ)償方法：　利用橋路平衡的原理來(lái)補(bǔ)償， 四 實(shí)驗(yàn) 直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移 （一）　實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解霍爾式位移傳感器的原理與應(yīng)用。 （二）　基本原理 根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，保持KH、I不變，若霍爾元件在梯度磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，且B是線性均勻變化的，則霍爾電勢(shì)UH也將線性均勻變化，這樣就可以進(jìn)行位移測(cè)量。 （三）　需用器件與單元 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，線性霍爾位移傳感器，±4V、±15V直流電源，測(cè)微頭，數(shù)顯單元。 （四）　實(shí)驗(yàn)步驟 ①　按圖236所示安裝霍爾傳感器，霍爾傳感器與實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯g按圖237所示進(jìn)行連接。1、3為電源±4V輸入，2、4為霍爾電壓輸出，R1與4之間的連線可暫時(shí)不接。 ②　開(kāi)啟電源，接入±15V電源，將測(cè)微頭旋至10mm處，左右移動(dòng)測(cè)微頭使霍爾片處在磁鋼中間位置，此時(shí)數(shù)顯表電壓絕對(duì)值為最小，擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘，接入R1與4之間的連線，調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯電壓表指示為零（數(shù)顯表置于2V擋）。 ③　旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每轉(zhuǎn)動(dòng)1mm或2mm記下數(shù)字電壓表的示數(shù)，并將讀數(shù)填入表24。將測(cè)微頭回到10mm處，反向旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，填入表24。 （五）　實(shí)驗(yàn)分析 作出Ux曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度S和非線性誤差δ。 任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 一 磁電式傳感器的工作原理 當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線時(shí)，線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)：　 e=NBAdθdtsinθ=NBAωsinθ（213） 式中，θ為線圈平面的法線方向與磁場(chǎng)方向的夾角；A為線圈截面積；ω為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角速度。 當(dāng)θ=90°時(shí)：　e=NBAω（214） 結(jié)論：　當(dāng)N、B、A、l為定值時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v（或ω）成正比。 磁電式傳感器的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)原理。當(dāng)匝數(shù)為N的線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，或通過(guò)閉合線圈的磁通量Φ發(fā)生變化時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e，即：　e=-NdΦdt（29） 感應(yīng)電勢(shì)的大小取決于線圈匝數(shù)N和通過(guò)線圈的磁通變化率。而磁通的變化與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)等因素有關(guān)，改變其中任何一個(gè)因素都會(huì)改變線圈中的感應(yīng)電勢(shì)。 （一）　線圈直線運(yùn)動(dòng)切割磁力線 當(dāng)線圈在恒定均勻磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)并且切割磁力線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。若線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向如圖238所示，B與v的夾角為θ，則線圈的磁通： Φ=BS=Blxsinθ（210） 線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)：　 e=NBldxdtsinθ=NBlvsinθ（211） 式中，N為線圈的匝數(shù)；v為線圈與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)θ=90°時(shí)：　e=NBlv（212） （二）　線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線 當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線時(shí)，線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)：　 e=NBAdθdtsinθ=NBAωsinθ（213） 式中，θ為線圈平面的法線方向與磁場(chǎng)方向的夾角；A為線圈截面積；ω為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角速度。 當(dāng)θ=90°時(shí)：　e=NBAω（214） 結(jié)論：　當(dāng)N、B、A、l為定值時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v（或ω）成正比。 二 變磁通式磁電傳感器 變磁通式磁電傳感器中產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵和線圈都固定不動(dòng)，通過(guò)磁通Φ的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。它要求被測(cè)物體或與被測(cè)物體連接部分用導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁路的磁阻發(fā)生變化，使穿過(guò)線圈的磁通量變化，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，所以變磁通式磁電傳感器又稱變磁阻式，常用于角速度的測(cè)量。 三 恒磁通式磁電傳感器 在這類磁電式傳感器中，工作氣隙中的磁通保持不變，線圈相對(duì)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)，并切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器，可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)度變化的非電量，也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換為光量變化的其他非電量。 光電傳感器具有高精度、高分辨率、高可靠性、非接觸、響應(yīng)快和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 一 光電傳感器的工作原理 光照射在物體表面上可看成是物體受到一連串具有一定能量的光子轟擊，于是物體中的電子吸收了光子的能量，導(dǎo)致物體的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電傳感器的工作原理就是基于光電效應(yīng)。通常把光電效應(yīng)分為三類：　 1、外光電效應(yīng) 2、 內(nèi)光電效應(yīng) 3、 半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng) 二 光電傳感器的工作原理 光電器件 （一）　光電管 1、 光電管的外形 2、光電管的結(jié)構(gòu) 光電管由一個(gè)涂有光電材料的陰極和一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成，并密封在一支真空玻璃管內(nèi)，如圖246所示。光電管的陰極接受光照射，它決定器件的光電特性。陽(yáng)極由金屬絲做成，用于收集電子。 3、 光電管的工作原理 當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。電子被帶正電位的陽(yáng)極所吸引，在光電管內(nèi)就有了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。 根據(jù)能量守恒定律：　光子能量=電子逸出功+電子動(dòng)能 E=hγ=A+12mv2（218） 式中，γ為光波頻率；h為普朗克常量，h=6．63×10-34 Js；A為電子逸出功；m為電子質(zhì)量；v為電子逸出的初速度。 （二）　光電倍增管 在入射光極為微弱時(shí)，光電管能產(chǎn)生的光電流是很小的。而光電倍增管是在光電管的陽(yáng)極和陰極之間增加若干個(gè)（11～14個(gè)）倍增極（二次發(fā)射體），來(lái)放大光電流， （三）　光敏電阻 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制成的利用內(nèi)光電效應(yīng)（光電導(dǎo)效應(yīng)）工作的光電器件，又稱光導(dǎo)管。光敏電阻在光線的作用下，其電導(dǎo)率增大，電阻值變小。 （四）　光敏二極管和光敏三極管 （五）　光電池 三 光電傳感器的組成及測(cè)量方法 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖257所示。Φ1是光源發(fā)出的信號(hào)，Φ2是光電元件接受的光信號(hào)，被測(cè)量是X1或X2，它們分別使光源本身或光學(xué)通路變化，從而使傳感器輸出的電信號(hào)Ｉ變化。 討論題、思考題： 圍繞本項(xiàng)目主題做情景模擬訓(xùn)練，以增強(qiáng)理解，加深印象。可以參考教材、資料包、或者其他案例。 課后小結(jié)： 1、能認(rèn)識(shí)、了解檢測(cè)速度的傳感器器件，了解它們的特點(diǎn)和性能。 2、 能理解電渦流傳感器的工作原理、測(cè)量電路及應(yīng)用電路。 3、能掌握霍爾傳感器的工作原理和應(yīng)用。 4、了解磁電式傳感器的工作原理和它的特點(diǎn)。 5、 能理解變磁通式和恒磁通式磁電傳感器的工作原理和應(yīng)用。 6、掌握光電效應(yīng)的三種類型和常用光電傳感器的工作原理。 7、 掌握光電傳感器的組成及理解光電傳感器的應(yīng)用電路。 作業(yè)： 1. 什么是電渦流？什么是電渦流效應(yīng)？ 2． 　簡(jiǎn)述電渦流傳感器的工作原理。 3．　被測(cè)材料的磁導(dǎo)率不同，對(duì)電渦流傳感器檢測(cè)有什么影響？說(shuō)明理由。 4．　什么是霍爾效應(yīng)？ 5．　霍爾元件由什么材料制作？為什么要用這種材料？ 6．　霍爾靈敏度與霍爾元件的厚度之間有什么關(guān)系？ 7．　簡(jiǎn)述霍爾傳感器測(cè)量位移的原理。 8．　分析霍爾鉗形電流表的工作原理。 9．　描述一個(gè)使用霍爾傳感器的檢測(cè)系統(tǒng)，并分析其工作原理。 10．　磁電式傳感器的工作原理是什么？ 11．　簡(jiǎn)述磁電式傳感器兩種類型的區(qū)別。 12．　簡(jiǎn)述磁電式傳感器測(cè)量扭矩的工作原理。 13．　描述光電效應(yīng)的三種類型和它們的區(qū)別。 14．　簡(jiǎn)述常用光電傳感器的工作原理。 說(shuō)明： 1.?每項(xiàng)頁(yè)面大小可自行添減，可按節(jié)或課設(shè)計(jì)填寫。 2.?課次為授課次序，填1、2、3……。 3.?授課方式主要包括填理論課、實(shí)驗(yàn)課、討論課、習(xí)題課等。 4.?方法及手段如：舉例講解、多媒體講解、模型講解、實(shí)物講解、掛圖講解、音像講解等。 5.其他內(nèi)容要求結(jié)構(gòu)完整，邏輯清晰，具體詳細(xì)。