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糾偏傳感器分類及原理

1.電感式傳感器

在框架上邊有兩個(gè)對(duì)稱的發(fā)射線圈，框架下邊對(duì)應(yīng)有兩個(gè)接收線圈，發(fā)射線圈發(fā)射電磁波，接收線圈接收。當(dāng)沒(méi)有帶鋼穿過(guò)或帶鋼從正中穿過(guò)時(shí)，兩個(gè)接收端接收的磁力線相等，感應(yīng)電勢(shì)相等，但當(dāng)鋼帶偏移時(shí)，兩側(cè)接收到的磁力線不等，感應(yīng)電勢(shì)也不等，此時(shí)比較器輸出一個(gè)偏差信號(hào)，控制器將偏差值轉(zhuǎn)換成電流值輸出到執(zhí)行裝置，執(zhí)行裝置動(dòng)作使鋼帶回到中間位置。

當(dāng)兩個(gè)發(fā)射線圈中通一可控的正弦交變電壓時(shí)，在發(fā)射線圈的周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)，則在接受線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)A，式中N為接受線圈的匝數(shù)，T為時(shí)間，R為發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁通量；K1為發(fā)射線圈和接受圈的結(jié)構(gòu)常數(shù)。當(dāng)發(fā)射和接受線圈安裝固定好后，K1是個(gè)固定值。A＝K1N（Dr/dt）

當(dāng)發(fā)射線圈和接受線圈之間沒(méi)有帶鋼通過(guò)時(shí)，在 接收線圈中產(chǎn)生初始電動(dòng)勢(shì)A，當(dāng)有帶鋼通過(guò)時(shí)接收線圈中的磁通量R減小，即R＝K2Bhb，式中，K2為常數(shù)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度：H為帶鋼的厚度，P帶鋼的寬度。

所以對(duì)于某一規(guī)格的鋼板，在接收器內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)A1，A1＝KRB/P(DB/DT)

所以接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與帶鋼在線圈內(nèi)的寬度變化量成反比。當(dāng)被控帶鋼處于中間位置時(shí)，兩邊接收線圈輸出相同。當(dāng)被控帶鋼向左跑偏時(shí)，左側(cè)接收線圈的輸出信號(hào)減小，右側(cè)接收線圈的輸出信號(hào)增加。

在電感式對(duì)中檢測(cè)系統(tǒng)中，兩個(gè)接收線圈的輸出信號(hào)幅度小，只有毫伏級(jí)，因此必須放大。根據(jù)測(cè)量信號(hào)的特點(diǎn)，為了提高測(cè)量精度，滿足傳感器輸出的微小信號(hào)在各種狀態(tài)下的放大調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠有效地抑制干擾信號(hào)，可靠的檢測(cè)出所需信號(hào)，采用差動(dòng)放大、整流和合適的濾波器等措施。

電感式傳感器只能用于金屬板帶（鋼鐵、鋁、銅等）的測(cè)量，不能用于非金屬物體、或不能產(chǎn)生電渦流的金屬物體的測(cè)量。由于“高頻集膚效應(yīng)"，電渦流都集中在金屬板帶的表面，所以被測(cè)板帶的厚度變化對(duì)測(cè)量效果沒(méi)有影響。版帶上下的波動(dòng)對(duì)于測(cè)量沒(méi)有影響。

標(biāo)準(zhǔn)電感式傳感器的開(kāi)口度為500mm；電感式傳感器的開(kāi)口度為200mm。標(biāo)準(zhǔn)電感式傳感器可以擴(kuò)展到800mm，電感式傳感器可以擴(kuò)展到300mm。另外，需要注意在測(cè)量范圍內(nèi)不能有金屬物體；在測(cè)量框架前后200mm的范圍內(nèi)不能由移動(dòng)的金屬物體，如安裝保護(hù)框架，必須對(duì)稱安裝。帶鋼和上下測(cè)量框架間隙＞100mm。

SMI-SE測(cè)量精度±3mm，常溫測(cè)量低于80℃。

SMI-HE測(cè)量精度±1mm，SMI是BMI（±5mm）升級(jí)產(chǎn)品，也是現(xiàn)在市場(chǎng)電感式傳感器主流產(chǎn)品。

SMI3測(cè)量精度±5mm，用于溫度130℃環(huán)境。

BMI6測(cè)量精度±5mm，用于防爆場(chǎng)所。

IMR測(cè)量精度±5mm，用于酸洗槽、清洗段、較潮濕場(chǎng)所。

IMH2測(cè)量精度±5mm，用于退火爐內(nèi)等高溫場(chǎng)所，耐溫1100℃。

EMI/EKI測(cè)量精度±1mm，用于圓盤剪前和卷取機(jī)前EPC。

VKI測(cè)量精度±1mm，適合安裝空間小，如軋機(jī)入口，一體式安裝單面結(jié)構(gòu)，帶鋼從上部通過(guò)，具有測(cè)寬功能。

2.電容式傳感器

它由一組（兩個(gè)）電容傳感器、傳輸電纜、信號(hào)處理電路組成，采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，C型鋁架1與帶鋼之間構(gòu)成平板電容C1，C型鋁架2與帶鋼之間構(gòu)成平板電容C2.當(dāng)帶鋼偏離中心位置時(shí)，C1,C2電容量發(fā)生變化，其差動(dòng)值大小與帶鋼偏移量成正比，差動(dòng)值正負(fù)則反映帶鋼偏移方向。獲得的偏差信號(hào)送入信號(hào)處理電路，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換、濾波、放大等處理后送入控制器，由控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成帶鋼的對(duì)中。

C=A(S/H)式中：C電容值；A介電常數(shù)；S平板電容極板有效面積；H平板電容極板間距離。

電容式糾偏的缺陷：

1.介電常數(shù)A的變化直接改變電容值，不同物質(zhì)的截至常數(shù)變化很大，甚至空氣中水分子的多少都會(huì)使介電常數(shù)有較大的變化。

2.在測(cè)量過(guò)程中電容的值是被測(cè)板帶與上面極板間的電容，加上下面極板沒(méi)有被遮擋部分與上面極板間的電容，因此被測(cè)板帶的上下波動(dòng)直接改變電容值。

3.由于被測(cè)板帶不是良好的接地物體，存在地線干擾，所以電容式傳感器采用了大時(shí)間常數(shù)的濾波器。這就限制了傳感器的響應(yīng)速度，實(shí)踐證明電容式傳感器的頻響特性很難做到10HZ。

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傳感器的分類

一、 按用途

壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。

二、 按原理
振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。

三、 按輸出信號(hào)
模擬傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。
數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。
膺數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。
開(kāi)關(guān)傳感器：當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。

四、 按其制造工藝
集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底（基板）上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝（溶膠、凝膠等）生產(chǎn)。完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

五、 按測(cè)量目
物理型傳感器是利用被測(cè)量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。

化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。
生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。

六、 按其構(gòu)成

基本型傳感器：是一種基本的單個(gè)變換裝置。
組合型傳感器：是由不同單個(gè)變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。
應(yīng)用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的傳感器。

七、 按作用形式

按作用形式可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型傳感器。
主動(dòng)型傳感器又有作用型和反作用型，此種傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象能發(fā)出一定探測(cè)信號(hào)，能檢測(cè)探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化，或者由探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號(hào)。檢測(cè)探測(cè)信號(hào)變化方式的稱為作用型，檢測(cè)產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號(hào)方式的稱為反作用型。雷達(dá)與無(wú)線電頻率范圍探測(cè)器是作用型實(shí)例，而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實(shí)例。

被動(dòng)型傳感器只是接收被測(cè)對(duì)象本身產(chǎn)生的信號(hào)，如紅外輻射溫度計(jì)、紅外攝像裝置等。

傳感器原理及應(yīng)用

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等類。

敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。敏感元件的分類：物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)；化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理；生物類，基于酶、抗體、和等分子識(shí)別功能。

傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路、輔助電源四部分構(gòu)成。其中，敏感元件直接接收測(cè)量，用于輸出被測(cè)量有關(guān)的物理量信號(hào)，敏感元件主要包括熱敏、百光敏、濕敏、氣敏、力敏、聲敏、磁敏、色敏、味敏、放射性敏感等類；轉(zhuǎn)換元件用于將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；變換電路用于將轉(zhuǎn)換元件輸出電信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)制等處理；輔助電源用于為系統(tǒng)(主要是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件)提供能量。

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壓電式傳感器原理：壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。電荷經(jīng)電荷放大器和測(cè)量電路放大變換后，成為與外力成正比的電輸出。

當(dāng)壓電傳感器受到沿其敏感軸向的外力作用時(shí)，兩個(gè)電極上產(chǎn)生極性相反的電荷，相當(dāng)于一個(gè)電荷源（靜電發(fā)生器）。因?yàn)閴弘娋w是絕緣體，當(dāng)它的兩極收集電荷時(shí)，它就相當(dāng)于一個(gè)電容器。

其電容沿x軸施加產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng)，沿y軸施加產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng)，沿相對(duì)的兩個(gè)平面施加產(chǎn)生切向壓電效應(yīng)。壓電傳感器是用來(lái)測(cè)量力和電能轉(zhuǎn)換成電能的非電物理量。它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和重量輕等。

缺點(diǎn)是有些壓電材料需要防潮措施，輸出直流響應(yīng)差。為了克服這一缺點(diǎn)，需要高輸入阻抗電路或電荷放大器。

壓電式傳感器的主要參數(shù)：

（1）壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接影響壓電輸出的靈敏度。

（2）壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定了壓電器件的固有頻率和動(dòng)態(tài)特性。

（3）對(duì)于一定形狀和尺寸的壓電元件，其固有電容與介電常數(shù)有關(guān)，固有電容影響壓電傳感器的頻率下限。

（4）在壓電效應(yīng)中，機(jī)械耦合系數(shù)等于轉(zhuǎn)換輸出能量（如電能）與輸入能量（如機(jī)械能）之比的平方根，是衡量機(jī)電能轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。壓電材料。

（5）壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄漏，從而改善壓電傳感器的低頻特性。

（6）壓電材料開(kāi)始失去壓電性能的溫度稱為居里點(diǎn)溫度。

壓電式壓力傳感器的原理主要是壓電效應(yīng)，它是利用電氣元件和其他機(jī)械把待測(cè)的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進(jìn)行相關(guān)測(cè)量工作的測(cè)量?jī)x器，比如很多壓力變送器和壓力傳感器。壓電傳感器不可以應(yīng)用在靜態(tài)的e799bee5baa6e997aee7ad94e78988e69d8331333433623765測(cè)量當(dāng)中，原因是受到外力作用后的電荷，當(dāng)回路有大的輸入抗阻的時(shí)候，才可以得以保存下來(lái)。但是實(shí)際上并不是這樣的。因此壓電傳感器只可以應(yīng)用在動(dòng)態(tài)的測(cè)量當(dāng)中。它主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。而石英呢，其實(shí)是一種天然的晶體，而壓電效應(yīng)就是在此晶體的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的。在規(guī)定的范圍里，壓電性質(zhì)是不會(huì)消失，而是一直存在的。但是如果溫度在這個(gè)規(guī)定的范圍之外，壓電性質(zhì)就會(huì)地消失不見(jiàn)。當(dāng)應(yīng)力發(fā)生變化的時(shí)候，電場(chǎng)的變化很小很小，其他的一些壓電晶體就會(huì)替代石英。酒石酸鉀鈉，它是具有很大的壓電系數(shù)和壓電靈敏度的，但是，它只可以使用在室內(nèi)的濕度和溫度都比較低的地方。磷酸二氫胺是一種人造晶體，它可以在很高的濕度和很高的溫度的環(huán)境中使用，所以，它的應(yīng)用是非常的。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)也已經(jīng)在多晶體上得到應(yīng)用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內(nèi)。壓電式壓力傳感器的特點(diǎn)以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器，是機(jī)電轉(zhuǎn)換式和自發(fā)電式傳感器。它的敏感元件是壓電的材料制作而成的，而當(dāng)壓電材料受到外力

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