1、傳感器結構原理與設計Tel:2786982 辦公室：新實驗樓4271原理：氣動測量+氣電轉換 結構組成： 氣動量儀（關鍵部件：氣動測頭）氣電轉換部件 第九章 氣電式傳感器被測量（尺寸大?。鈮鹤兓瘹饬髁孔兓娦盘?氣電轉換方式：電觸式、光電式、電感式、電容式、壓阻式 優點：非接觸測量，測量精度高，可以進行兩個尺寸差值、平均值以及復雜形狀綜合參數測量。缺點：需要凈化的恒壓氣源，對穩壓氣源較難獲得；動態響應時間比較長（約0.21s），限制了檢測速度。 3第一節 氣動測量的原理氣動測量原理：把被測尺寸量的變化轉換為氣室中壓力的變化或管路中流量的變化。氣動測量分類：壓力式氣動測量、流量式氣動測量。4一

2、、壓力式氣動測量原理工作過程：凈化和穩壓氣體以工作壓力Pg送入管路1，通過進氣噴嘴2和氣室4后，由測量噴嘴5噴入大氣。測量噴嘴與它前面的擋板或工件6之間的間隙變化時，代表了工件尺寸的變化，z越小，氣室內壓力Pc越大。氣室測量壓力計算：a流量系數；d測量噴嘴直徑；d1進氣嘴直徑。5結論：Pc與z2成反比，為非線性系統，測量時應該利用特性曲線中間近似線性的部分；Pc=0.75 Pg的左右范圍內變動，線性度較好；d1越大，靈敏度越小，但測量范圍大。6第二節 氣動測頭測頭包括測量噴嘴，就是測量時感受被測幾何量變化的機構。種類：按測量方式不同，分為非接觸式和接觸式兩類；按其結構原理來分，有噴嘴擋板和閥式

3、。一、噴嘴擋板結構 五種結構形式：平行式、不平行式、反射式、負壓式和噴射式。78平行式：噴嘴為平端面，擋板是被測構件的平面。當噴嘴固定，被測構件尺寸變化時，噴氣口氣體流入大氣的面積不是噴嘴孔的截面積，而是以噴嘴孔截平面為底，間隙Z為高的圓柱體側面，流出面積F=dz，流出流量為Q=vdz。9不平行式：噴嘴孔的截面積可根據幾何關系，等效為平行擋板的流出流量Q。它常用在氣動塞規和卡規中測量軸和孔的尺寸。 10反射式：輸出壓力比較低，但測量間隙較大，一般可達34mm。 11負壓式：靠高速氣流的抽吸作用，把噴嘴d2內的空氣帶出，測量氣室形成負壓區。線性范圍不大于0.12mm。 12氣動測頭應用：氣動賽規

4、 應用：測量孔徑； 結構：塞規體1、噴嘴孔、排氣槽、管嘴2、管路、測量氣室、導向頭； 參數：噴嘴直徑d（影響靈敏度和測量范圍）；排氣槽和下沉量（影響儀器穩定性）。13氣動卡規 應用：測量外徑尺寸； 結構：卡規體、噴嘴孔、管路、排氣槽、V字形定位面等。 1415161718第三節 壓力式氣電傳感器壓力式氣電傳感器是在壓力式氣動測量的基礎上，再加上氣電轉換元件，將氣室壓力轉換為電信號輸出。 類型：液柱式、膜片式、膜盒式和波紋管式等。 一、膜片式氣電傳感器1、工作原理過濾穩壓器1過濾的恒壓氣體進入兩路系統：下噴嘴11、下氣室和測量噴嘴9，工件10組成的氣動測量系統；上噴嘴2、上氣室、錐桿3與出氣環7

5、之間的的環形出氣間隙組成平衡氣路系統。 19膜片式氣電傳感器工作原理1、過濾穩壓器 2（11）、進氣噴嘴 3、錐桿 4、彈簧 5、指示表6、電觸點副 7、出氣環 8、金屬膜片 9、測量噴嘴 10、工件20測量間隙z改變時，引起下氣室壓力的變化，于是金屬膜片8失去原來的平衡狀態，使膜片位移帶動錐桿3移動，使環形氣隙7變化，直到上下氣室的壓力重新平衡為止。測量間隙z的微小變化可以引起錐桿3較大位移，并傳到指示表5，由指示表指示出工件尺寸的變化值，同時電觸點副6可以發生相應的電信號。彈簧4產生指示表的測力，使表頭和錐桿3可靠地接觸。 212、傳感器結構膜片式氣電傳感器結構1、金屬膜片 2、進氣噴嘴

6、3、錐桿 4、出氣環 5、電觸點副（四對）6、指示表7、信號燈8、測量噴嘴22特點：（1）工作壓力pg=4105N/m2，高壓薄膜氣動量儀；（2）四對電觸點副，信號燈顯示狀態，觸點副間隙可由螺釘調節；（3）指示表放大倍數，機械部分（100）氣動部分（10），分度值0.001mm。（4）高壓可吹凈工件表面，適于加工過程的自動測量。233、測量電路（1）四路晶體管繼電器電路；（2）S2測量開關；（3） Sg動觸點；（4）Sa、 Sb、 Sc、 Sd四個可調整的定觸點。24二、波紋管式氣電傳感器的工作原理背壓式經過凈化和穩壓后的工作壓力為Pg的壓縮空氣由管路1送來，進氣噴嘴2和測量噴嘴6組成背壓式測量系統。被測工件尺寸改變引起測量間隙z變化，測量壓力Pc隨之變化，因而使波紋管伸縮變形并帶動磁芯5在電感線圈4中移動。這樣就把被測尺寸的微小變化轉換成電感線圈中的電感量的變化。最后經電路處理并指示出被測尺寸的變化值和發出控制信號。 25pc1管路2進氣噴嘴3波紋管4電感線圈5磁心6測量噴嘴26差壓式工作壓力為pg的壓縮空氣進來后分為兩路，一路經進氣噴嘴1進入波紋管3的內腔，并由可調排氣噴嘴5排向大氣；另一路經進氣噴嘴2進到波紋管3的外腔，經測量噴嘴4噴出。工件尺寸的變化經測量間隙z改變了波紋管內外腔原來的壓力差，使波紋管伸縮變形而帶動磁芯位移。 27波紋管氣電傳