1、2023-5-11第第10章章 传感器在工业中的应用传感器在工业中的应用2023-5-12引言引言n传感器作为获取信息的敏感元件，在现代信息社传感器作为获取信息的敏感元件，在现代信息社会中扮演着越来越重要的作用。如果把一台工业会中扮演着越来越重要的作用。如果把一台工业设备比拟做一个人的话，那么毫不夸张地说，传设备比拟做一个人的话，那么毫不夸张地说，传感器就应该是他的眼睛。信息的采集通过传感器感器就应该是他的眼睛。信息的采集通过传感器来完成，传感器的正确使用与否直接关系到工业来完成，传感器的正确使用与否直接关系到工业设备能否正常运行。传感器的精度、稳定性直接设备能否正常运行。传感器的精度、稳定性
2、直接关系到系统的性能好坏。由此可见，作为现代信关系到系统的性能好坏。由此可见，作为现代信息技术的三大基础之一的传感器技术，与通信技息技术的三大基础之一的传感器技术，与通信技术和计算机技术一样在信息社会中扮演者无可替术和计算机技术一样在信息社会中扮演者无可替代的作用。代的作用。2023-5-13主要章节主要章节n10.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介n10.2 传感器的选用原则传感器的选用原则n10.3 传感器在工业中的应用概述传感器在工业中的应用概述n10.4 传感器的应用电路设计传感器的应用电路设计2023-5-1410.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介传感器测试电路基本组成
3、传感器测试电路基本组成2023-5-1510.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介传感器滤波电路示意图传感器滤波电路示意图2023-5-1610.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介1.AD转换器转换器(1)分辨率；(2)精度；(3)转换速度；(4)输入模拟电压范围。2023-5-1710.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介2.接口电路接口电路(1)USB接口；(2)串行口；(3)并行口；(4)GPIB接口。2023-5-1810.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介3.测试软件的编写测试软件的编写 便于测试数据的分析和显示，需要编写专门的软件读取测试系统采集的数据，并加以显
4、示。测试软件中还可以加入信号处理模块，以便数据的分析和处理。(1)Visual Basic、Visual C+；(2)LabView；(3)CoolEdit、SpectraLab、Matlab.2023-5-1910.1 传感器测试系统简介传感器测试系统简介4.测试电路设计中的采样定理测试电路设计中的采样定理测试电路中，常常需要用ADC将模拟信号转换为数字信号，以便于后续的保存和处理。在ADC的采样频率上，必须满足采样定理，即 只有在满足采样定理的前提下，才能从采样信号中不失真地恢复出原来的连续信号。2023-5-11010.2 传感器的选用原则传感器的选用原则n（1）与测量条件有关的因素。）
5、与测量条件有关的因素。n1）测量的目的；测量的目的；n2)测试对象的选择；测试对象的选择；n3)测量范围；测量范围；n4)输入信号的幅值输入信号的幅值n5)频带宽度；频带宽度；n6）精度要求；）精度要求；n7）环境条件）环境条件(湿度、温度、振动等湿度、温度、振动等)2023-5-11110.2 传感器的选用原则传感器的选用原则n（2）与传感器有关的技术指标。）与传感器有关的技术指标。n1）传感器的类型）传感器的类型n2)灵敏度、灵敏度、n3)输入信号的幅值输入信号的幅值n4)频带宽度频带宽度n5)精度；精度；n6）价格）价格2023-5-11210.3 传感器在工业中的应用概述传感器在工业中
6、的应用概述n随着电子计算机、生产自动化、航空、随着电子计算机、生产自动化、航空、遥测、遥感等科学技术的发展，对传感遥测、遥感等科学技术的发展，对传感器的需求量与日俱增，其应用领域已渗器的需求量与日俱增，其应用领域已渗入到社会的各个领域，并起着巨大的作入到社会的各个领域，并起着巨大的作用。下面仅将传感器在一些主要领域中用。下面仅将传感器在一些主要领域中的应用作以简介。的应用作以简介。2023-5-11310.3.1 传感器在航天工业中的应用概述传感器在航天工业中的应用概述2023-5-114火箭发动机推力和压力测试原理图火箭发动机推力和压力测试原理图2023-5-11510.3.2 传感器在军事
7、工业中的应用传感器在军事工业中的应用2023-5-11610.3.3 传感器在汽车工业中的应用概述传感器在汽车工业中的应用概述n1.发动机控制用传感器发动机控制用传感器（1）温度传感器）温度传感器（2）压力传感器）压力传感器（3）转速、角度和车速传感器）转速、角度和车速传感器（4）流量传感器）流量传感器2023-5-11710.3.3 传感器在汽车工业中的应用概述传感器在汽车工业中的应用概述2.底盘控制用传感器底盘控制用传感器3.车身控制用传感器车身控制用传感器 4.加速度传感器在汽车安全气囊中的加速度传感器在汽车安全气囊中的应用应用2023-5-11810.3.3 传感器在汽车工业中的应用概
8、述传感器在汽车工业中的应用概述n5.转速测试与控制系统转速测试与控制系统控制器转速传感器B转速传感器A转速传感器N转速传感器C轴B轴A轴N轴C执行机构A执行机构N执行机构C执行机构B2023-5-11910.3.4 传感器在伺服控制系统中的应用概述传感器在伺服控制系统中的应用概述n伺服控制系统原理示意图伺服控制系统原理示意图2023-5-12010.3.4 传感器在伺服控制系统中的应用概述传感器在伺服控制系统中的应用概述n1.开环控制数控机床开环控制数控机床2023-5-12110.3.4 传感器在伺服控制系统中的应用概述传感器在伺服控制系统中的应用概述n2.闭环控制数控机床闭环控制数控机床2
9、023-5-12210.3.5 传感器在过程工业的应用概述传感器在过程工业的应用概述n1.过程工业控制用传感器的要求过程工业控制用传感器的要求(1)智能化。智能化。(3)高精度和优异的动态特性。高精度和优异的动态特性。(2)高可靠性和稳定性。高可靠性和稳定性。2023-5-12310.3.5 传感器在过程工业的应用概述传感器在过程工业的应用概述n2.冶金工业中的应用实例冶金工业中的应用实例1）选矿控制中传感器的应用选矿控制中传感器的应用2）汽化冷却控制系统中的传感器）汽化冷却控制系统中的传感器上位机控制器1信号调理板执行器传感器1浮 选 矿 物RS-422控制器N信号调理板执行器传感器N工业控
10、制计算机A/DD/AI/O水位传感器给水器压力传感器执行器报警器信号调理2023-5-12410.4 传感器的应用电路设计传感器的应用电路设计10.4.1 放大电路放大电路1、同相比例运算电路、同相比例运算电路2、反相比例运算电路、反相比例运算电路3、差动运算和仪表放大电路、差动运算和仪表放大电路4、常用的滤波电路、常用的滤波电路5、电荷放大器、电荷放大器6、恒压源转恒流源电路、恒压源转恒流源电路2023-5-12510.4.2 传感器信号的远距离传输传感器信号的远距离传输(1)选用电流输出型传感器选用电流输出型传感器(适用于功耗较适用于功耗较大的敏感元件大的敏感元件)；传感器测电流测电压电源1536V电源电阻地2023-5-12610.4.2 传感器信号的远距离传输传感器信号的远距离传输(2)采用高精度电流输出型模块，将电压信采用高精度电流输出型模块，将电压信号转换成号转换成420mA电流信号输出；电流信号输出；传感器测电流测电压电源1536V电源电阻地信号转换模块-5V输出远距离传送2023-5-127安装有直线光栅的数控机床加工实况 防护罩内为直线光栅防护罩内为直线光栅光栅扫描头光栅扫描头被加工工件被加工工件切削刀具切削刀具角编码器角编码器安装在夹安装在夹具的端部具的端部
