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15221883049力士樂(lè)壓力傳感器原理、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)普及
上海森層機(jī)械設(shè)備有限公司
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力士樂(lè)REXROTH壓力傳感器的 機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對(duì)式測(cè)振儀的工作接收原理是在測(cè)量時(shí)，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測(cè)物體的振動(dòng)方向一致，并借彈簧的彈性力與被測(cè)物體表面相接觸，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化曲線，根據(jù)這個(gè)記錄曲線可 以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。
力士樂(lè)REXROTH壓力傳感器的敏感元件與 被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。zui常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法 （見(jiàn)比色溫度計(jì)）。各類(lèi)輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng)，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難 測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來(lái)測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。 附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。
REXROTH力士樂(lè)壓力傳感器是 70年代初期出現(xiàn)的一種圖象傳感器。固體陣列是一種線型或面型的光電轉(zhuǎn)換元件。其中用得較多的是電荷耦合器件（圖3）。它是一種在硅芯片的一面沉積柵電極 結(jié)構(gòu)的器件。柵電極和長(zhǎng)度傳感器硅芯片間有一層約為0.1～0.12微米厚的SiO 2透明絕緣層，形成電容陣列。由于柵電極可以透光，硅芯片是一種光敏材料,當(dāng)光照射在其上時(shí)，在內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子,并被收集和存儲(chǔ)在硅芯片的勢(shì)阱中。勢(shì)阱是當(dāng)在柵電極上加正電壓時(shí),在電場(chǎng)的作用下,與電極相鄰的硅芯片表面的正電荷被推離后形成的一個(gè)耗盡層。存儲(chǔ)在勢(shì)阱中的電荷載流子,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)穿透 芯片,經(jīng)電荷放大器后輸出。勢(shì)阱是芯片中的分立單元，其分辨率可達(dá)0.01毫米或更高。將被測(cè)尺寸、圖象等以光掃描或投影等方法投射在電荷耦合器件上時(shí)， 光信號(hào)即轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，經(jīng)電路處理后即可得到被測(cè)尺寸等的量值。固體陣列傳感器適用于小型復(fù)雜形狀工件的多尺寸自動(dòng)測(cè)量。一次投影或光掃描可以測(cè)量幾十個(gè)尺寸。光導(dǎo)纖維傳感器主要用于測(cè)量微小位移和精密定位。
電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生 變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D 轉(zhuǎn)換和CPU ）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
REXROTH壓力傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超 過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)*消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和 相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
REXROTH力士樂(lè)壓力傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā) 動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。
REXROTH壓力傳感器在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中zui頻繁涉及到的參數(shù)，旋轉(zhuǎn)扭矩,為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩傳統(tǒng)使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器，該方法是在彈性軸的兩 端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度*相同的齒扭矩傳感器輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近（磁或光）傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測(cè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；缺 點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。（扭矩測(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。
由此 可知，相對(duì)式機(jī)械接收部分所測(cè)得的結(jié)果是被測(cè)物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng)，只有當(dāng)參考體不動(dòng)時(shí)，才能測(cè)得被測(cè)物體的振動(dòng)。這樣，就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)需要測(cè)的是振動(dòng)，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí)，這類(lèi)儀器就無(wú)用武之地。例如：在行駛的內(nèi)燃機(jī)車(chē)上測(cè)試內(nèi)燃機(jī)車(chē)的振動(dòng)，在地震時(shí)測(cè)量地面及樓房的振 動(dòng)……，都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn)。在這種情況下，我們必須用另一種測(cè)量方式的測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量，即利用慣性式測(cè)振儀。
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