振動(dòng)電容傳感器：什么是電容傳感器？它是如何工作的？
電容傳感器是將被測的非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器，它不僅能測量荷重、位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量，還能測量液面、料面、成分含量等熱工參量。這種傳感器具有高阻抗、小功率、動(dòng)態(tài)范圍大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快、幾乎沒有零漂、結(jié)構(gòu)簡單和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，電容傳感器在自動(dòng)檢測技術(shù)中占有很重要的地位，并得到廣泛的應(yīng)用。但它在使用過程中也存在一些問題：
靈敏度的問題由兩平行板組成的一個(gè)電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，其電容量可用下式表示：
式中，S為極板相互遮蓋面積，單位為m2;d為兩平行板間的距離，單位為m;ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù);εr極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù);ε0真空的介電常數(shù)。從上式可以看出，當(dāng)d小時(shí)可使電容量增大，而使靈敏度增加，但d過小容易引起電容器擊穿，一般我們可以采取在極板間放置云母來改善，此時(shí)電容C為兩電容串聯(lián)，可寫成：
式中，ε1云母片的介電常數(shù);ε2空氣的介電常數(shù);d0為氣隙寬度;d為兩極板間的距離。云母的介電常數(shù)為空氣的7倍，云母的擊穿電壓不少于103kv/mm，空氣的擊穿電壓僅為3kv/mm。厚度僅為0.01mm的云母片，它的擊穿電壓也不小于10kv/mm，因此有了云母片，極板之間的距離可大大減小，還能使電容傳感器輸出特性的線性得到改善。提高靈敏度除了采用加云母片的方法外，還可以采取以下措施：
1.提高電源頻率。
2.減小極板厚度可削弱邊緣效應(yīng)。
電容傳感器中一些量的變化范圍在變極間距離的電容傳感器中，由于減小極間距離可以提高靈敏度，多用來測量微米級(jí)的位移，一般極板間距離不超過1mm，最大位移量應(yīng)限制在間距的1/10范圍內(nèi);在變極板工作面積的傳感器中，可以測量厘米級(jí)的位移。在電容傳感器中，正確選擇電容的大小是很重要的。合理的設(shè)計(jì)既可以使傳感器滿足測量范圍的要求，又可以提高靈敏度，減小非線性誤差。一般其電容的變化在103PF～104PF范圍內(nèi)，相對(duì)值ΔC/C的變化則在10-6～1范圍內(nèi)。電容元件輸出阻抗一般在108Ω～106Ω，該數(shù)值還與所采用的交流電源頻率有關(guān)。為了減小絕緣電阻的影響和提高靈敏度，電源頻率一般采用在50kHz以上，但是采用高頻電源使信號(hào)放大、傳輸?shù)葐栴}比低頻時(shí)復(fù)雜的多。
分布電容的影響問題電容傳感器一個(gè)很關(guān)鍵的問題是分布電容電容量與傳感器電容量相比不僅不能忽略，而且影響還極其嚴(yán)重，其后果是造成傳輸效率降低、靈敏度下降、測量誤差增加及穩(wěn)定性變差。近幾年來，對(duì)此問題有了新的解決途徑。其中“整體屏蔽法”就是一例，以差動(dòng)電容傳感器為例，說明整體屏蔽法，在下圖中，CX1、CX2為差動(dòng)電容，U為電源，A為放大器，整體屏蔽法是把整個(gè)電橋(包含電源電纜等)一起屏蔽起來，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于接地點(diǎn)的合理設(shè)置。采用把接地點(diǎn)放在兩個(gè)平衡電阻R1、R2之間與整體屏蔽共地，這樣，傳感器公用極板與屏蔽之間的分布電容C1與放大器的輸入阻抗并聯(lián)，從而可把C1視作放大器的輸入電容。由于放大器的輸入阻抗有極大值，C1的并聯(lián)也不希望存在，但它只影響靈敏度而已，另外兩個(gè)分布電容C3、C4并聯(lián)在橋臂R1、R2上，會(huì)影響電橋的初始平衡和整體靈敏度，并不影響電橋的正常工作。因此，分布參數(shù)對(duì)傳感器電容的影響基本消除，整體屏蔽法是解決電容傳感器分布電容問題的很好方法，缺點(diǎn)是使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
圖1 消除分布電容的工作電路圖
非線性問題變間隙式電容傳感器相對(duì)輸出表達(dá)式為：
由上式可知變間隙式電容傳感器相對(duì)輸出與輸入為非線性關(guān)系。由于Δd/d<<1，工程上常采用以下兩種近似處理方法的辦法：
1.近似線性處理：即取上式右邊第一項(xiàng)近似，有：
2，近似非線性處理：即取相對(duì)輸出表達(dá)式的前兩項(xiàng)近似，有：
上述兩種近似產(chǎn)生的相對(duì)非線性誤差為：
以上分析說明，相對(duì)非線性誤差r0與間隙d0也成反比例關(guān)系，因此提高傳感器的靈敏度和減小非線性誤差是相矛盾的。在實(shí)際應(yīng)用中，為解決這一矛盾，大都采用差動(dòng)式電容傳感器。
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振動(dòng)傳感器
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本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
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。
在高度發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)中，現(xiàn)代測試技術(shù)向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展已成必然發(fā)展趨勢，而測試系統(tǒng)的最前端是傳感器，它是整個(gè)測試系統(tǒng)的靈魂，被世界各國列為尖端技術(shù)，特別是近幾年快速發(fā)展的IC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為傳感器的發(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字化、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要特征。
中文名
振動(dòng)傳感器
測試方法
機(jī)械式，光學(xué)式，電測
分 類
相對(duì)式，電感式，電流式等
別 名
換能器、拾振器
屬 于
一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置
目錄
1
發(fā)展趨勢
2
測試方法
?
機(jī)械式
?
光學(xué)式
?
電測
3
接收原理
4
機(jī)電變換
5
分類
振動(dòng)傳感器發(fā)展趨勢
語音
1.引入新技術(shù)發(fā)展新功能
[1]
隨著人們對(duì)自然認(rèn)識(shí)的深化，會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)一些新的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)等。利用這些新的效應(yīng)可開發(fā)出相應(yīng)的新型傳感器，從而為提高傳感器性能和拓展傳感器的應(yīng)用范圍提供新的可能。圖爾克市場技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理兼技術(shù)支持主管楊德友向記者表示，“目前傳感器界的最大特點(diǎn)就是不斷引入新技術(shù)發(fā)展新功能。”如檢測金屬產(chǎn)品位置的電感式接近開關(guān)，它利用金屬物體接近能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí)在被測金屬上形成的渦流效應(yīng)來檢測金屬產(chǎn)品的位置。由于不同金屬渦流效應(yīng)的效果不同，因此不同金屬的檢測距離是不一樣的，尤其是面對(duì)各類合金時(shí)，普通的電感式接近開關(guān)就顯得力不從心，這就要求生產(chǎn)廠商在提高產(chǎn)品功能上下功夫。由于電感式接近開關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在鐵氧體磁芯上繞制線圈作為電感線圈，而鐵氧體磁芯自身的限制使得電感式傳感器不可能在已有的設(shè)計(jì)理念下發(fā)展，那么只能在技術(shù)上開發(fā)出可以替代鐵氧體線圈的產(chǎn)品來提高產(chǎn)品的性能。圖爾克公司的電感式接近開關(guān)就摒棄了鐵氧體磁芯，從而去掉了磁芯的限制。這樣在檢測不同金屬時(shí)可以通過電路調(diào)節(jié)提高產(chǎn)品的檢測距離，并且全金屬檢測距離無衰減，抗干擾能力也有所提升。2. 利用新材料發(fā)展新產(chǎn)品傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器，光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器，用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。將高分子電介質(zhì)做成電容器，測定電容容量的變化，即可得出相對(duì)濕度。利用這個(gè)原理制成的等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，具有測濕范圍寬、溫度范圍寬、響應(yīng)速度快、尺寸小、可用于小空間測濕、溫度系數(shù)小等特點(diǎn)。陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。采用先進(jìn)的陶瓷技術(shù)，厚膜電子技術(shù)，其技術(shù)性能穩(wěn)定，年漂移量的滿量程誤差不超過0.1%，溫漂小，抗過載更可達(dá)量程的數(shù)百倍。光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感材料的重大突破，光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點(diǎn)：靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實(shí)現(xiàn)遙測等。而光纖傳感器與集成光路技術(shù)的結(jié)合，加速了光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展。將集成光路器件代替原有光學(xué)元件和無源光器件，光纖傳感器又具有了高帶寬、低信號(hào)處理電壓、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。
振動(dòng)傳感器測試方法
語音
在工程振動(dòng)測試領(lǐng)域中，測試手段與方法多種多樣，但是按各種參數(shù)的測量方法及測量過程的物理性質(zhì)來分，可以分成三類。
振動(dòng)傳感器機(jī)械式
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)，再經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)放大后，進(jìn)行測量、記錄，常用的儀器有杠桿式測振儀和蓋格爾測振儀，它能測量的頻率較低，精度也較差。但在現(xiàn)場測試時(shí)較為簡單方便。
振動(dòng)傳感器光學(xué)式
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄。如讀數(shù)顯微鏡和激光測振儀等。
振動(dòng)傳感器電測
振動(dòng)傳感器
[2]
將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電測法的要點(diǎn)在于先將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量（電動(dòng)勢、電荷、及其它電量），然后再對(duì)電量進(jìn)行測量，從而得到所要測量的機(jī)械量。這是目前應(yīng)用得最廣泛的測量方法。上述三種測量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同，但是，組成的測量系統(tǒng)基本相同，它們都包含拾振、測量放大線路和顯示記錄三個(gè)環(huán)節(jié)。1、拾振環(huán)節(jié)。把被測的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、光學(xué)的或電的信號(hào)，完成這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器。2、測量線路。測量線路的種類甚多，它們都是針對(duì)各種傳感器的變換原理而設(shè)計(jì)的。比如，專配壓電式傳感器的測量線路有電壓放大器、電荷放大器等；此外，還有積分線路、微分線路、濾波線路、歸一化裝置等等。3、信號(hào)分析及顯示、記錄環(huán)節(jié)。從測量線路輸出的電壓信號(hào)，可按測量的要求輸入給信號(hào)分析儀或輸送給顯示儀器（如電子電壓表、示波器、相位計(jì)等）、記錄設(shè)備（如光線示波器、磁帶記錄儀、X—Y 記錄儀等）等。也可在必要時(shí)記錄在磁帶上，然后再輸入到信號(hào)分析儀進(jìn)行各種分析處理，從而得到最終結(jié)果。
振動(dòng)傳感器接收原理
語音
振動(dòng)傳感器 原理
振動(dòng)傳感器在測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量，最后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的。1、相對(duì)式機(jī)械接收原理由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最簡單的形式，因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測量振動(dòng)，從而制造出了機(jī)械式測振儀（如蓋格爾測振儀等）。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)式測振儀的工作接收原理是在測量時(shí)，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測物體的振動(dòng)方向一致，并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸，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)。由此可知，相對(duì)式機(jī)械接收部分所測得的結(jié)果是被測物體相對(duì)于參考體的相對(duì)振動(dòng)，只有當(dāng)參考體絕對(duì)不動(dòng)時(shí)，才能測得被測物體的絕對(duì)振動(dòng)。這樣，就發(fā)生一個(gè)問題，當(dāng)需要測的是絕對(duì)振動(dòng)，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí)，這類儀器就無用武之地。例如：在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng)，在地震時(shí)測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量方式的測振儀進(jìn)行測量，即利用慣性式測振儀。2、慣性式機(jī)械接收原理慣性式機(jī)械測振儀測振時(shí)，是將測振儀直接固定在被測振動(dòng)物體的測點(diǎn)上，當(dāng)傳感器外殼隨被測振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移幅值，然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對(duì)振動(dòng)位移的關(guān)系式，即可求出被測物體的絕對(duì)振動(dòng)位移波形。
振動(dòng)傳感器機(jī)電變換
語音
一般來說，振動(dòng)傳感器在機(jī)械接收原理方面，只有相對(duì)式、慣性式兩種，但在機(jī)電變換方面，由于變換方法和性質(zhì)不同，其種類繁多，應(yīng)用范圍也極其廣泛。在現(xiàn)代振動(dòng)測量中所用的傳感器，已不是傳統(tǒng)概念上獨(dú)立的機(jī)械測量裝置，它僅是整個(gè)測量系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，且與后續(xù)的電子線路緊密相關(guān)。由于傳感器內(nèi)部機(jī)電變換原理的不同，輸出的電量也各不相同。有的是將機(jī)械量的變化變換為電動(dòng)勢、電荷的變化，有的是將機(jī)械振動(dòng)量的變化變換為電阻、電感等電參量的變化。一般說來，這些電量并不能直接被后續(xù)的顯示、記錄、分析儀器所接受。因此針對(duì)不同機(jī)電變換原理的傳感器，必須附以專配的測量線路。測量線路的作用是將傳感器的輸出電量最后變?yōu)楹罄m(xù)顯示、分析儀器所能接受的一般電壓信號(hào)。因此，振動(dòng)傳感器按其功能可有以下幾種分類方法：按機(jī)械接收原理分：相對(duì)式、慣性式；按機(jī)電變換原理分：電動(dòng)式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；按所測機(jī)械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。以上三種分類法中的傳感器是相容的。
振動(dòng)傳感器分類
語音
相對(duì)式電動(dòng)式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場里切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體兩端就感生出電動(dòng)勢，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動(dòng)式傳感器。相對(duì)式電動(dòng)傳感器從機(jī)械接收原理來說，是一個(gè)位移傳感器，由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)定律，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢同被測振動(dòng)速度成正比，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。電渦流式電渦流傳感器是一種相對(duì)式非接觸式傳感器，它是通過傳感器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動(dòng)位移或幅值的。電渦流傳感器具有頻率范圍寬（0～10 kHZ），線性工作范圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于靜位移的測量、振動(dòng)位移的測量、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)測量。電感式依據(jù)傳感器的相對(duì)式機(jī)械接收原理，電感式傳感器能把被測的機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號(hào)的變化。因此，電感傳感器有二種形式，一是可變間隙，二是可變導(dǎo)磁面積。電容式電容式傳感器一般分為兩種類型。即可變間隙式和可變公共面積式。可變間隙式可以測量直線振動(dòng)的位移。可變面積式可以測量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移。慣性式慣性式電動(dòng)傳感器由固定部分、可動(dòng)部分以及支承彈簧部分所組成。為了使傳感器工作在位移傳感器狀態(tài)，其可動(dòng)部分的質(zhì)量應(yīng)該足夠的大，而支承彈簧的剛度應(yīng)該足夠的小，也就是讓傳感器具有足夠低的固有頻率。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢為：u=Blx&r式中B為磁通密度，l為線圈在磁場內(nèi)的有效長度， r x&為線圈在磁場中的相對(duì)速度。從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說，慣性式電動(dòng)傳感器是一個(gè)位移傳感器。然而由于其輸出的電信號(hào)是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)電磁感應(yīng)電律，當(dāng)線圈在磁場中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所感生的電動(dòng)勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就傳感器的輸出信號(hào)來說，感應(yīng)電動(dòng)勢是同被測振動(dòng)速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個(gè)速度傳感器。壓電式壓電式加速度傳感器的機(jī)械接收部分是慣性式加速度機(jī)械接收原理，機(jī)電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應(yīng)。其原理是某些晶體（如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等，不同的壓電材料具有不同的壓電系數(shù)，一般都可以在壓電材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受變形時(shí)，它的晶體面或極化面上將有電荷產(chǎn)生，這種從機(jī)械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換稱為正壓電效應(yīng)。而從電能（電場，電壓）到機(jī)械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應(yīng)。因此利用晶體的壓電效應(yīng)，可以制成測力傳感器，在振動(dòng)測量中，由于壓電晶體所受的力是慣性質(zhì)量塊的牽連慣性力，所產(chǎn)生的電荷數(shù)與加速度大小成正比，所以壓電式傳感器是加速度傳感器。壓電式力在振動(dòng)試驗(yàn)中，除了測量振動(dòng)，還經(jīng)常需要測量對(duì)試件施加的動(dòng)態(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍寬、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得廣泛應(yīng)用。壓電式力傳感器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)，即壓電式力傳感器的輸出電荷信號(hào)與外力成正比。阻抗頭阻抗頭是一種綜合性傳感器。它集壓電式力傳感器和壓電式加速度傳感器于一體，其作用是在力傳遞點(diǎn)測量激振力的同時(shí)測量該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。因此阻抗頭由兩部分組成，一部分是力傳感器，另一部分是加速度傳感器，它的優(yōu)點(diǎn)是，保證測量點(diǎn)的響應(yīng)就是激振點(diǎn)的響應(yīng)。使用時(shí)將小頭（測力端）連向結(jié)構(gòu)，大頭（測量加速度）與激振器的施力桿相連。從“力信號(hào)輸出端”測量激振力的信號(hào)，從“加速度信號(hào)輸出端”測量加速度的響應(yīng)信號(hào)。注意，阻抗頭一般只能承受輕載荷，因而只可以用于輕型的結(jié)構(gòu)、機(jī)械部件以及材料試樣的測量。無論是力傳感器還是阻抗頭，其信號(hào)轉(zhuǎn)換元件都是壓電晶體，因而其測量線路均應(yīng)是電壓放大器或電荷放大器。電阻應(yīng)變式電阻式應(yīng)變式傳感器是將被測的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻的變化量。實(shí)現(xiàn)這種機(jī)電轉(zhuǎn)換的傳感元件有多種形式，其中最常見的是電阻應(yīng)變式的傳感器。電阻應(yīng)變片的工作原理為：應(yīng)變片粘貼在某試件上時(shí)，試件受力變形，應(yīng)變片原長變化，從而應(yīng)變片阻值變化，實(shí)驗(yàn)證明，在試件的彈性變化范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化和其長度的相對(duì)變化成正比。激光激光傳感器利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等，極適合于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的非接觸測量應(yīng)用。
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振動(dòng)傳感器分類有哪幾種？依據(jù)是什么？
在高度發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)中，現(xiàn)代測試技術(shù)向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展已成必然發(fā)展趨勢，而測試系統(tǒng)的最前端是傳感器，它是整個(gè)測試系統(tǒng)的靈魂，被世界各國列為尖端技術(shù)，特別是近幾年快速發(fā)展的IC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為傳感器的發(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字...
2021-03-010
富昌電子
富昌電子（上海）有限公司
ST 意法 – 適用于監(jiān)視工業(yè)機(jī)械狀態(tài)的數(shù)字振動(dòng)傳感器
意法半導(dǎo)體的IIS3DWB是一款三軸數(shù)字振動(dòng)傳感器系統(tǒng)級(jí)封裝，可在很寬的帶寬范圍內(nèi)提供低噪聲、穩(wěn)定且可重復(fù)的靈敏度。IIS3DWB可在高達(dá)105°C 的擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，非常適用于工業(yè)應(yīng)用中的振動(dòng)監(jiān)測。它結(jié)合了高性能、低功耗，以及FIFO和中斷等數(shù)字功能，可幫助開發(fā)人員成...
2020-05-280
科技生活觀點(diǎn)
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安防最新黑科技--智能聲音振動(dòng)傳感器
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2021-04-010
雕爺學(xué)編程
專注Arduino開源硬件擴(kuò)展應(yīng)用
「Arduino」37種傳感器系列實(shí)驗(yàn)（4）——振動(dòng)傳感器模塊
37款傳感器的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器，依照實(shí)踐（動(dòng)手試試）出真知的理念，以學(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一做做實(shí)驗(yàn)，不管能否成功，都會(huì)記錄下來---小小的進(jìn)步或是搞不掂的問題，希望能夠拋磚...
2019-07-270
韋克威科技
深圳韋克威科技有限公司
測試振動(dòng)傳感器的方法
振動(dòng)測試包括兩方面的內(nèi)容：第一，測量工作機(jī)械或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下存在的振動(dòng)，如測量振動(dòng)位移、速度、加速度、頻率和相位等參數(shù)，了解被測對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)評(píng)定等級(jí)和尋找振源，以及進(jìn)行監(jiān)測、分析、診斷和預(yù)測；第二，對(duì)機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵(lì)，測量其受迫振動(dòng)，以便求得被測對(duì)象的振動(dòng)力學(xué)...
2021-07-220
參考資料
1.
振動(dòng)傳感器種類、原理及發(fā)展趨勢
．百度文庫．2008-06-17[引用日期2015-02-15]
2.
振動(dòng)傳感器
振動(dòng)電容傳感器：振動(dòng)電容傳感器的制作方法
專利名稱：振動(dòng)電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種振動(dòng)電容傳感器，適合于檢測各種物體的振動(dòng)，自動(dòng)化控制之用。
現(xiàn)有的傳感器種類很多，用于汽車防盜報(bào)警器，通常采用開關(guān)式、紅外線式，要解決全車體方位防盜監(jiān)控，只好幾種傳感器同時(shí)配合使用，給按裝使用造成困難，設(shè)備復(fù)雜成本高，可靠性差，對(duì)于作案分子盜竊車外部件、零件、輪胎等情況，傳感器就失去了檢測作用。
本發(fā)明的目的是提供一種可靠性高，振動(dòng)電容傳感器，可廣泛用于檢測各種被振動(dòng)物體，自動(dòng)化控制，也可用于制作多功能汽車全車體全方位防盜報(bào)警器。
本發(fā)明振動(dòng)電容傳感器是由膜片〔1〕、空氣隙〔2〕、極板〔3〕、諧振片〔4〕、諧振片重錘〔5〕、硅像膠填充物〔6〕、引出電極〔7〕、塑料腔體〔8〕、電極小孔〔9〕、絕緣墊圈〔10〕、膜環(huán)〔11〕、金屬外殼〔12〕、屏蔽罩〔13〕、組成。(參見圖1)除諧振片外，傳感器的其它部件均置于金屬殼體〔12〕內(nèi)、且諧振片呈L形立置于膜片表面上，傳感器整個(gè)部件裝在屏蔽罩〔13〕內(nèi)，使用時(shí)傳感器固定在被檢測物體上，當(dāng)物體受振動(dòng)時(shí)，傳感器的諧振片產(chǎn)生振蕩，從引出電極上輸出信號(hào)。
本發(fā)明是現(xiàn)有傳感器中沒有的，因?yàn)椴扇×穗娙輦鞲衅髟砗椭C振片受力振蕩原理，具有檢測物體振動(dòng)效果好，使用方便、可靠、有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)用價(jià)值。
附圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，也是它的結(jié)構(gòu)原理示意圖，它的結(jié)構(gòu)與電容式傳聲器相似，當(dāng)傳感器受到外力作用時(shí)，諧振片產(chǎn)生振蕩，信號(hào)傳導(dǎo)給膜片，使膜片與電極極板間空氣隙、介質(zhì)系數(shù)發(fā)生變化，引起膜片與極板所組成的電容容量變化，傳感器輸出信號(hào)。由于傳感器本身裝在屏蔽罩內(nèi)，且膜片上還涂有硅像膠填充物，使傳感器只能接受振動(dòng)信號(hào)，不受聲波信號(hào)影響，抗聲波電磁場干擾能力強(qiáng)。
圖1為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。
圖2為本發(fā)明的正視剖面圖。
圖3為本發(fā)明圖1傳感器諧振片的正視圖。
圖4為本發(fā)明的應(yīng)用電路原理圖。
圖1中諧振片〔4〕是一具有良好彈性的銅片呈L形被粘接在膜片〔1〕上，諧振片的另一端粘有較厚銅板制成的諧振片重錘〔5〕，在膜片〔1〕的表面上涂有硅像膠填充物〔6〕，膜片后面與極板間是空氣隙〔2〕，用絕緣墊圈〔10〕墊起，膜片前有膜環(huán)〔11〕，使膜片表面不直接接觸金屬外殼，空氣隙后面是極板〔3〕，在極板上有小孔〔9〕，使空氣流通，極板后據(jù)中間接有引出電極〔7〕，膜片的電極是外殼，極板后方是塑料腔體〔8〕、外殼〔12〕有一圓柱形空腔，除諧振片從金屬外殼前開孔引出，整個(gè)傳感器裝在屏蔽罩〔13〕內(nèi)、引出電極〔7〕外露。圖1中膜片、極板、膜環(huán)、絕緣墊圈與電容傳聲器所用材料相同。
圖4中，HC是傳感器極頭，D是實(shí)際應(yīng)用時(shí)傳感器配接的組合件場效應(yīng)管，起阻抗變換作用。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)電容傳感器，其特征在于它由諧振片[4]、膜片[1]極板[3]、引出電極[7]、塑料腔體[8]、金屬外殼[12]、屏蔽罩[13]組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是諧振片〔4〕呈L形狀，有良好彈性銅片制成，諧振片一端與膜片〔1〕連接，另一端上連接有諧振片重錘〔5〕。
3.按照權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是在膜片〔1〕上涂有硅像膠填充物〔6〕。
4.按照權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是膜片〔1〕與極板〔3〕之間墊有絕緣墊圈〔10〕，膜片與極板間形成空氣隙〔2〕，在極板上有小孔〔9〕。
5.按照權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是除引出電極〔7〕引到殼體外，其它部件均裝在圓形屏蔽罩〔13〕內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明是一種振動(dòng)電容傳感器，它利用諧振片振蕩改變電容原理實(shí)現(xiàn)對(duì)被振動(dòng)物體檢測。適合于檢測各種物體振動(dòng)。自動(dòng)化控制之用。使用效果好，方便、可靠，抗聲波電磁場干擾能力強(qiáng)，用于制作汽車防盜報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)全車體全方位監(jiān)控，有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01H11/06GKSQ
公開日1989年8月2日 申請(qǐng)日期1988年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月1日
發(fā)明者趙習(xí)經(jīng) 申請(qǐng)人:趙習(xí)經(jīng)
振動(dòng)電容傳感器：電容傳感器
電容傳感器資訊
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