传感器第九章气电式传感器xg.ppt

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机械工程学院仪器系
李云雷
Tel:2786982 办公室：新实验楼427
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第九章 气电式传感器
原理：气动测量+气电转换
结构组成：
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气动量仪（关键部件：气动测头）＋气电转换部件
被测量（尺寸大小）
气压变化
气流量变化
电信号
气电转换方式：电触式、光电式、电感式、电容式、压阻式
优点：非接触测量，测量精度高，可以进行两个尺寸差值、平均值以及复杂形状综合参数测量。
缺点：需要净化的恒压气源，对稳压气源较难获得；动态响应时间比较长（～1s），限制了检测速度。
第一节 气动测量的原理
气动测量原理：把被测尺寸量的变化转换为气室中压力的变化或管路中流量的变化。
气动测量分类：压力式气动测量、流量式气动测量。
工作过程：
净化和稳压气体以工作压力Pg送入管路1，通过进气喷嘴2和气室4后，由测量喷嘴5喷入大气。
测量喷嘴与它前面的挡板或工件6之间的间隙变化时，代表了工件尺寸的变化，z越小，气室内压力Pc越大。
气室测量压力计算：
a——流量系数；
d——测量喷嘴直径；
d1——进气嘴直径。
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压力式气动测量原理
结论：
Pc与z2成反比，为非线性系统，测量时应该利用特性曲线中间近似线性的部分；
Pc= Pg的左右范围内变动，线性度较好；
d1越大，灵敏度越小，但测量范围大。
第二节 气动测头
测头包括测量喷嘴，就是测量时感受被测几何量变化的机构。
种类：按测量方式不同，分为非接触式和接触式两类；按其结构原理来分，有喷嘴挡板和阀式。
喷嘴挡板结构
五种结构形式：平行式、不平行式、反射式、负压式和喷射式。
平行式：喷嘴为平端面，挡板是被测构件的平面。当喷嘴固定，被测构件尺寸变化时，喷气口气体流入大气的面积不是喷嘴孔的截面积，而是以喷嘴孔截平面为底，间隙Z为高的圆柱体侧面，流出面积F=πdz，流出流量为Q=vπdz。
不平行式：喷嘴孔的截面积可根据几何关系，等效为平行挡板的流出流量Q。它常用在气动塞规和卡规中测量轴和孔的尺寸。