機(jī)械工程測試技術(shù)常用傳感器與敏感元件

機(jī)械工程測試技術(shù)常用傳感器與敏感元件匯報(bào)人：AA2024-01-31目錄CONTENTS傳感器與敏感元件概述常用傳感器類型及原理敏感元件類型及原理傳感器與敏感元件性能指標(biāo)傳感器與敏感元件選型與應(yīng)用傳感器與敏感元件校準(zhǔn)與調(diào)試01傳感器與敏感元件概述CHAPTER傳感器定義01傳感器是一種能將感受到的被測量信息轉(zhuǎn)換成可輸出信號的器件或裝置。敏感元件定義02敏感元件是指能直接感受或響應(yīng)被測量的部分，如熱敏電阻、光敏電阻等。作用03傳感器和敏感元件在機(jī)械工程測試技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，它們能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換為易于處理和傳輸?shù)男盘?，從而?shí)現(xiàn)對機(jī)械系統(tǒng)的監(jiān)測和控制。定義與作用傳感器分類根據(jù)工作原理，傳感器可分為電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式、光電式、熱電式、氣電式等；根據(jù)輸出信號性質(zhì)，可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器。敏感元件分類敏感元件可根據(jù)其敏感功能進(jìn)行分類，如熱敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、濕敏元件等。傳感器與敏感元件分類隨著科技的不斷發(fā)展，傳感器和敏感元件正朝著微型化、智能化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。同時(shí)，新材料、新工藝的應(yīng)用也推動了傳感器和敏感元件性能的提升。發(fā)展趨勢傳感器和敏感元件廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程、航空航天、汽車制造、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。例如，在機(jī)械工程中，壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器等被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測和控制中。應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢及應(yīng)用領(lǐng)域02常用傳感器類型及原理CHAPTER工作原理應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電阻式傳感器電阻式傳感器利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨機(jī)械變形、溫度等參數(shù)變化而變化的特性進(jìn)行測量。結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠性高。廣泛應(yīng)用于測量壓力、位移、應(yīng)變、溫度等非電量參數(shù)。對于大應(yīng)變和高精度的測量，電阻值的變化可能不夠敏感。工作原理應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電容式傳感器01020304電容式傳感器利用電容器極板間距離或介電常數(shù)的變化來測量機(jī)械量。常用于測量位移、振動、壓力、加速度等參數(shù)。靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡單。受溫度、濕度等環(huán)境因素影響較大，需要進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償和校正。電感式傳感器利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來測量機(jī)械量。工作原理常用于測量位移、振動、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域非接觸式測量、分辨率高、線性度好。優(yōu)點(diǎn)對于非金屬材料的測量，靈敏度可能較低。缺點(diǎn)電感式傳感器壓電式傳感器利用壓電材料的壓電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行測量。工作原理應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用于測量動態(tài)力、加速度、壓力等參數(shù)。靈敏度高、頻率響應(yīng)寬、結(jié)構(gòu)簡單。需要外部電源供電，且易受電磁干擾影響。壓電式傳感器磁電式傳感器利用磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理進(jìn)行測量。工作原理常用于測量轉(zhuǎn)速、角速度、流量等參數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域無需外部電源、輸出信號大、抗干擾能力強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)對于靜態(tài)或緩慢變化的磁場，感應(yīng)電動勢可能較小，導(dǎo)致測量精度降低。缺點(diǎn)磁電式傳感器03敏感元件類型及原理CHAPTER利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來測量溫度。熱電阻熱電偶熱敏電阻基于熱電效應(yīng)原理，將溫度轉(zhuǎn)換成電勢差進(jìn)行測量的元件。一種半導(dǎo)體電阻器件，其電阻值隨溫度顯著變化，用于溫度測量和控制。030201熱敏元件光敏電阻利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量的元件。光電二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件，具有靈敏度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。光電三極管在光電二極管的基礎(chǔ)上增加了放大功能，提高了光信號的檢測靈敏度。光敏元件030201

氣敏元件半導(dǎo)體氣敏元件利用半導(dǎo)體材料吸附氣體后電阻率發(fā)生變化的特性來檢測氣體成分和濃度。固體電解質(zhì)氣敏元件利用固體電解質(zhì)材料的離子導(dǎo)電性隨氣體濃度變化而變化的特性來檢測氣體。接觸燃燒式氣敏元件通過檢測可燃性氣體燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量來檢測氣體濃度。將力或壓力轉(zhuǎn)換為電阻值變化的敏感元件，廣泛應(yīng)用于各種力學(xué)量測量。電阻應(yīng)變片利用壓電材料的壓電效應(yīng)，將力或壓力轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量的元件。壓電元件通過測量受力后電容值的變化來檢測力或壓力的大小。電容式力敏元件力敏元件電容式濕敏元件利用高分子薄膜吸濕后介電常數(shù)發(fā)生變化的特性來測量濕度。電阻式濕敏元件利用吸濕膜片隨濕度變化而改變其電阻值的特性來測量濕度。光電式濕敏元件通過測量因濕度變化而引起的光強(qiáng)度變化來檢測濕度的大小。濕敏元件04傳感器與敏感元件性能指標(biāo)CHAPTER指傳感器或敏感元件輸出量變化與輸入量變化之間的比值，它反映了被測量變化時(shí)傳感器或敏感元件的響應(yīng)能力。指傳感器或敏感元件能檢測到的最小輸入量變化，即被測量的最小變化量。分辨率越高，傳感器或敏感元件對微小變化的檢測能力越強(qiáng)。靈敏度與分辨率分辨率靈敏度線性度指傳感器或敏感元件輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線與理論直線之間的最大偏差程度。線性度越好，傳感器或敏感元件的輸出越接近理論值。遲滯性指傳感器或敏感元件在輸入量由小到大（正行程）及由大到小（反行程）變化期間，其輸入輸出特性曲線不重合的程度。遲滯性越小，傳感器或敏感元件的重復(fù)性越好。線性度與遲滯性穩(wěn)定性與可靠性穩(wěn)定性指傳感器或敏感元件在長時(shí)間工作過程中，其性能保持不變的能力。穩(wěn)定性越好，傳感器或敏感元件的使用壽命越長?？煽啃灾競鞲衅骰蛎舾性谝?guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，能夠完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽礁撸瑐鞲衅骰蛎舾性墓收下试降?。指傳感器或敏感元件在受到外部干擾（如電磁干擾、機(jī)械振動等）時(shí)，仍能保持正常工作的能力?？垢蓴_能力越強(qiáng)，傳感器或敏感元件的工作穩(wěn)定性越好?？垢蓴_能力指傳感器或敏感元件對不同工作環(huán)境（如溫度、濕度、氣壓等）的適應(yīng)能力。環(huán)境適應(yīng)性越好，傳感器或敏感元件的應(yīng)用范圍越廣。環(huán)境適應(yīng)性抗干擾能力及環(huán)境適應(yīng)性05傳感器與敏感元件選型與應(yīng)用CHAPTERABCD選型原則及注意事項(xiàng)測量需求與傳感器性能匹配根據(jù)測量目的、測量范圍、測量精度等需求，選擇具有合適性能的傳感器。可靠性與穩(wěn)定性要求優(yōu)先選擇經(jīng)過長期實(shí)踐驗(yàn)證、性能穩(wěn)定可靠的傳感器產(chǎn)品。環(huán)境適應(yīng)性考慮針對工作環(huán)境中的溫度、濕度、壓力、振動等因素，選擇具有相應(yīng)適應(yīng)性的傳感器。成本與性價(jià)比綜合評估在滿足性能需求的前提下，進(jìn)行成本效益分析，選擇性價(jià)比較高的傳感器。壓力測量廣泛應(yīng)用于液壓、氣動系統(tǒng)中的壓力監(jiān)測與控制，以及石油、天然氣等行業(yè)的壓力測量。速度與加速度測量適用于汽車、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的速度與加速度監(jiān)測。位移測量適用于機(jī)械加工、自動化設(shè)備中的位移監(jiān)測與控制，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。溫度測量適用于各種工業(yè)環(huán)境中的溫度監(jiān)測與控制，如冶金、化工、電力等領(lǐng)域。常見應(yīng)用場景分析案例一在電力系統(tǒng)中，利用溫度傳感器監(jiān)測變壓器油溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障。案例二案例三案例四在石油鉆井平臺中，采用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測井口壓力，確保鉆井作業(yè)安全。在航空航天領(lǐng)域，利用速度與加速度傳感器監(jiān)測飛行器的飛行狀態(tài)，確保飛行安全。在汽車制造過程中，采用位移傳感器監(jiān)測車身焊接變形量，保證焊接質(zhì)量。實(shí)際應(yīng)用案例分享06傳感器與敏感元件校準(zhǔn)與調(diào)試CHAPTER123通過比較傳感器輸出與已知輸入量之間的關(guān)系，對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。包括零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)在動態(tài)條件下對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，以檢查其動態(tài)響應(yīng)特性。通常使用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器或振動臺等設(shè)備。動態(tài)校準(zhǔn)利用計(jì)算機(jī)和校準(zhǔn)軟件，通過自動測試系統(tǒng)對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，提高校準(zhǔn)效率和準(zhǔn)確性。自動校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法與步驟調(diào)試前準(zhǔn)備檢查傳感器和敏感元件的完好性，確保其符合設(shè)計(jì)要求；準(zhǔn)備好調(diào)試所需的設(shè)備和工具。調(diào)試后檢查調(diào)試完成后，對傳感器和敏感元件的性能指標(biāo)進(jìn)行全面檢查，確保其滿足使用要求。調(diào)試過程按照調(diào)試方案逐步進(jìn)行調(diào)試，注意觀察傳感器和敏感元件的輸出變化，及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)。注意事項(xiàng)在調(diào)試過程中，應(yīng)注意安全操作，避免對傳感器和敏感元件造成損壞；調(diào)試完成后，應(yīng)及時(shí)整理調(diào)試記錄和資料。調(diào)試技巧及注意事項(xiàng)故障診斷與排除方法故障診斷通過觀察、聽聲、