振動電容傳感器：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、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、動態(tài)范圍大、動態(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，以差動電容傳感器為例，說明整體屏蔽法，在下圖中，CX1、CX2為差動電容，U為電源，A為放大器，整體屏蔽法是把整個電橋(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，另外兩個分布電容C3、C4并聯(lián)在橋臂R1、R2上，會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輸出表達(dá)式為：
由上式可知變間隙式電容傳感器相對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)生的相對非線性誤差為：
以上分析說明，相對非線性誤差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，大都采用差動式電容傳感器。
振動電容傳感器：振動傳感器
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振動傳感器
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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
審核
。
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
振動傳感器
測試方法
機(jī)械式，光學(xué)式，電測
分 類
相對式，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]
隨著人們對自然認(rèn)識的深化，會不斷發(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，即可得出相對濕度。利用這個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、低信號處理電壓、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。
振動傳感器測試方法
語音
在工程振動測試領(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。
振動傳感器機(jī)械式
將工程振動的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號，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。
振動傳感器光學(xué)式
將工程振動的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，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。
振動傳感器電測
振動傳感器
[2]
將工程振動的參量轉(zhuǎn)換成電信號，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)械振動量轉(zhuǎn)換為電量（電動勢、電荷、及其它電量），然后再對電量進(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環(huán)節(jié)。1、拾振環(huán)節(jié)。把被測的機(jī)械振動量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、光學(xué)的或電的信號，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、信號分析及顯示、記錄環(huán)節(jié)。從測量線路輸出的電壓信號，可按測量的要求輸入給信號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，然后再輸入到信號分析儀進(jìn)行各種分析處理，從而得到最終結(jié)果。
振動傳感器接收原理
語音
振動傳感器 原理
振動傳感器在測試技術(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、相對式機(jī)械接收原理由于機(jī)械運(yùn)動是物質(zhì)運(yùn)動的最簡單的形式，因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測量振動，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)，把儀器固定在不動的支架上，使觸桿與被測物體的振動方向一致，并借彈簧的彈性力與被測物體表面相接觸，當(dāng)物體振動時(shí)，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動，并推動記錄筆桿在移動的紙帶上描繪出振動物體的位移隨時(shí)間的變化曲線，根據(jù)這個記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù)。由此可知，相對式機(jī)械接收部分所測得的結(jié)果是被測物體相對于參考體的相對振動，只有當(dāng)參考體絕對不動時(shí)，才能測得被測物體的絕對振動。這樣，就發(fā)生一個問題，當(dāng)需要測的是絕對振動，但又找不到不動的參考點(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，在地震時(shí)測量地面及樓房的振動……，都不存在一個不動的參考點(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物體的測點(diǎn)上，當(dāng)傳感器外殼隨被測振動物體運(yùn)動時(shí)，由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對運(yùn)動，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振動位移幅值，然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對振動位移的關(guān)系式，即可求出被測物體的絕對振動位移波形。
振動傳感器機(jī)電變換
語音
一般來說，振動傳感器在機(jī)械接收原理方面，只有相對式、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，它僅是整個測量系統(tǒng)中的一個環(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勢、電荷的變化，有的是將機(jī)械振動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。因此，振動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：相對式、慣性式；按機(jī)電變換原理分：電動式、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。
振動傳感器分類
語音
相對式電動式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，即當(dāng)運(yùn)動的導(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勢，因此利用這一原理而生產(chǎn)的傳感器稱為電動式傳感器。相對式電動傳感器從機(jī)械接收原理來說，是一個位移傳感器，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)生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實(shí)際上是一個速度傳感器。電渦流式電渦流傳感器是一種相對式非接觸式傳感器，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、振動位移的測量、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量。電感式依據(jù)傳感器的相對式機(jī)械接收原理，電感式傳感器能把被測的機(jī)械振動參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成為電參量信號的變化。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的位移。可變面積式可以測量扭轉(zhuǎn)振動的角位移。慣性式慣性式電動傳感器由固定部分、可動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速度。從傳感器的結(jié)構(gòu)上來說，慣性式電動傳感器是一個位移傳感器。然而由于其輸出的電信號是由電磁感應(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運(yùn)動時(shí)，所感生的電動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來說，感應(yīng)電動勢是同被測振動速度成正比的，所以它實(shí)際上是一個速度傳感器。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。壓電式力在振動試驗(yàn)中，除了測量振動，還經(jīng)常需要測量對試件施加的動態(tài)激振力。壓電式力傳感器具有頻率范圍寬、動態(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“力信號輸出端”測量激振力的信號，從“加速度信號輸出端”測量加速度的響應(yīng)信號。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)變片電阻的相對變化和其長度的相對變化成正比。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)字振動傳感器
意法半導(dǎo)體的IIS3DWB是一款三軸數(shù)字振動傳感器系統(tǒng)級封裝，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--智能聲音振動傳感器
...
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
測試振動傳感器的方法
振動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，如測量振動位移、速度、加速度、頻率和相位等參數(shù)，了解被測對象的振動狀態(tài)評定等級和尋找振源，以及進(jìn)行監(jiān)測、分析、診斷和預(yù)測；第二，對機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，測量其受迫振動，以便求得被測對象的振動力學(xué)...
2021-07-220
參考資料
1.
振動傳感器種類、原理及發(fā)展趨勢
．百度文庫．2008-06-17[引用日期2015-02-15]
2.
振動傳感器
振動電容傳感器：振動電容傳感器的制作方法
專利名稱：振動電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種振動電容傳感器，適合于檢測各種物體的振動，自動化控制之用。
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，振動電容傳感器，可廣泛用于檢測各種被振動物體，自動化控制，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)物體受振動時(shí)，傳感器的諧振片產(chǎn)生振蕩，從引出電極上輸出信號。
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。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信號，不受聲波信號影響，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)明是一種振動電容傳感器，它利用諧振片振蕩改變電容原理實(shí)現(xiàn)對被振動物體檢測。適合于檢測各種物體振動。自動化控制之用。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G01H11/06GKSQ
公開日1989年8月2日 申請日期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) 申請人:趙習(xí)經(jīng)
振動電容傳感器：電容傳感器
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