下载此文档

第九章其他传感器简介.ppt


文档分类:通信/电子 | 页数:约60页 举报非法文档有奖
1/60
下载提示
  • 1.该资料是网友上传的,本站提供全文预览,预览什么样,下载就什么样。
  • 2.下载该文档所得收入归上传者、原创者。
  • 3.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
1/60 下载此文档
文档列表 文档介绍
该【第九章其他传感器简介 】是由【孔乙己】上传分享,文档一共【60】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【第九章其他传感器简介 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。第九章其他传感器简介


水分子亲和力型湿度传感器,因为响应速度低,可靠性差,不能很好地满足人们使用的要求。随着其他技术的发展,现在人们正在开发非水分子亲和力型的湿度传感器。
例如,利用微波在含水蒸气的空气中传播,水蒸气吸收微波使其产生一定损耗而制成的微波型湿度传感器;利用水蒸气能吸收特定波长的红外线这一现象构成的红外湿度传感器等。它们都能克服水分子亲和力型湿度传感器的缺点。因此,开发非水分子亲和力型湿度传感器是湿度传感器重要的研究方向。
上一页
返回


微波是波长很短(1m~1mm)、频率很高300MHz~300GHz的电磁波,既具有电磁波的性质,又不同于普通的无线电波和光波。微波具有以下特点:遇到各种障碍物易于反射;绕射能力差;传输特性良好,传输过程中受烟、灰尘、强光等的影响很小;介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例,水对微波的吸收作用最强。

微波振荡器和微波天线是微波传感器的重要组成部分。微波振荡器是产生微波的装置。由于微波波长很短,频率很高,要求振荡回路非常小的电感和电容,因此,不能用普通晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有速调管、磁控管或某些固体元件。小型微波振荡器也可以采用场效应管。
下一页
返回

由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管波长在10cm以上可用同轴线传输,并通过天线发射出去,为了使发射的微波信号具有一致的方向性,天线应具有特殊的结构和形状。常用的天线有喇叭形天线和抛物面天线等。图9-3示出了几种形式的微波开线。
由发射天线发出的微波,遇到被测物体时将被吸收或反射,使其功率发生变化。若利用接收天线接收透过被测物或由被测物反射回来的微波,并将它转换成电信号,再由测量电路处理,就实现了微波检测。

微波传感器可分为反射式和遮断式两种。

这种传感器通过检测被测物反射回来的微波功率或经过时间间隔来表达被测物的位置、厚度等参数。
上一页
下一页
返回


这种传感器通过检测接收天线接收到的微波功率的大小,来判断发射天线与接收天线间有无被测物或被测物的位置等。


图9-4所示为微波液位检测示意图,相距为S的发射天线和接收天线间构成一定的角度。波长为l的微波从被测液位反射后进入接收天线。接收天线接收到的功率将随被测液面的高低不同而异。接收天线接收的功率Pr,可表示为
(9-1)
式中d——两天线与被测液面间的垂直距离;
Pi、Gi——发射天线发射的功率和增益;
上一页
下一页
返回

Gr——接收天线的增益。当发射功率、波长、增益均恒定时,只要测得接收功率Pr,就可获得被测液面的高度d。

图9-5所示为微波开关式物位计示意图。当被测物位较低时,发射天线发出的微波束全部由接收天线接收,经放大器、比较器后发出正常工作信号。当被测物位升高到天线所在的高度时,微波束部分被吸收,部分被反射,接收天线接收到的功率相应减弱,经放大器、比较器就可给出被测物位高出设定物位的信号。
当被测物低于设定物位时,接收天线接收到的功率P0为
(9-2)
被测物位升高到天线所在高度时,接收天线接收的功率Pr为
上一页
下一页
返回

(9-3)
式中——由被测物形状、材料性质、电磁性能及高度所决定的系数。
(水份)传感器
水分子是极性分子,常态下成偶极子形式杂乱无章地分布在物质中。在外电场作用下,偶极子会形成定向排列。当微波场中有水分子时,偶极子受场的作用而反复取向,不断从电场中得到能量储能,又不断释放能量放能,前者表现为微波信号的相移,后者表现为微波的衰减。这种特性可用水分子自身的介电常数来表征,即
 (9-4)
式中——储能的度量;——衰减的度量;—常数。
与不仅与材料有关,还与测试信号频率有关,所有极性分子均有此特性,一般干燥的物体,如木材、皮革、谷物、纸张、塑料等,其在1~5范围内,而水的则高达64。因此,如果材料中含有少量水分时,其将显著上升。也有类似性质。
上一页
下一页
返回

图9-6所示是测量酒精含水量的仪器框图,其中MS产生的微波功率经分功器分成二路,再经衰减器A1、A2分别注入到两个完全相同的转换器T1、T2中。其中T1放置无水酒精,T2放置被测酒精样品。相位与衰减测定仪PT、AT分别反复接通两路T1、T2输出,自动记录和显示它们之间的相位差与衰减差,从而确定出样品酒精的含水量。
对于颗粒状物料,由于其形状各异、装料不匀因素影响,测量含水量时,对微波传感器要求较高。

微波测厚度原理如图9-7所示。这种测厚仪是利用微波在传播过程中遇到被测物金属表面被反射,且反射波的波长与速度都不变的特性进行测厚的。
上一页
下一页
返回

如图9-7所示,在被测金属物体上下两表面各安装一个终端器。微波信号源发出的微波,经过环行器A、上传输波导管传输到被测物上表面上,微波在被测物上表面全反射后又回到上终端器,再经过传输波导管、环形器A、下传输波导管传送到下终端器。由下终端器发射到被测物下表面的微波,经全反射后又回到下终端器,再经过传输波导管回到环形路A。因此,被测物体的厚度与微波传输过程中的行程有密切关系,当被测物体厚度增加时,微波的行程就减小。
一般情况下,微波传输的行程变化非常微小。为了精确测量出这一微小变化,通常采用微波自动平衡电桥法。前述微波传输行程作为测量臂,而完全模拟测量臂微波行程设置一参考臂(图9-7右部)。若测量臂与参考臂行程完全相同则反相叠加的微波经过检波器C检波后,输出为零;若两臂行程不同,则两路微波叠加后不能相互抵消,经检波后便有不平衡信号输出,此不平衡差值信号经放大后控制可逆电机旋转,带动补偿短路器产生位移,改变补偿短路器的长度,直到两臂行程完全相同、放大器输出为零,可逆电机停止转动为止。
上一页
下一页
返回

补偿短路器的位移与被测物厚度增加量之间的关系为
S=B(AA)=B(Ah)=h (9-5)
式中A——电桥平衡时测量臂行程长度;
B——电桥平衡时参考臂行程长度;
A——被测物厚度变化h后引起测量臂行程变化值;
h——被测物厚度变化值;
S——补偿短路器位移值。
由上式可知,补偿短路器位移值S即为被测物厚度变化值h。
上一页
返回

第九章其他传感器简介 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.

非法内容举报中心
文档信息
  • 页数60
  • 收藏数0 收藏
  • 顶次数0
  • 上传人孔乙己
  • 文件大小3.54 MB
  • 时间2022-12-01