一、原理結構
氣體擺式傾角傳感器是一種新型傳感器,它的工作介質是氣體,敏感元件是熱敏絲。這種傳感器可用于汽車、艦船和機器人的姿態測控系統,也可廣泛應用于測井斜、房屋建筑等工程中。它具有測量范圍寬、響應快、精度高、壽命長和成本低等優點。
在重力場內,密度大的氣體下沉,密度小的氣體上浮。利用熱敏絲加熱空氣,其周圍空氣密度減小,由于浮升力的存在,熱空氣上浮,熱氣流力圖保持在豎直向上方向,這就形成一個具有單擺特性的“氣體擺”。
利用一對熱敏絲作敏感元件,既可以形成“氣體擺”,又可以檢測敏感元件的傾斜角度。熱敏絲設置在敏感元件內,敏感元件內腔為圓柱形或球形。圖2-1示出采用平行絲結構的敏感元件電路示意圖。熱敏絲r1和r2是電橋的兩臂。敏感元件平置并無振動時,r1和r2在同一水平面內,r1=r2=r,電橋平衡,輸出為零。當有傾角θ輸入時,由于r1和r2的溫度場相互影響,r1≠r2,輸出信號為V0,其大小與傾角θ呈線性關系,即 V0=K·θ 式中,K為比例常數。通過信號處理,根據終端信號的大小和極性,就可以得知傾角θ的大小及方向。傾角傳感器電路包括電源、電橋電源、放大、濾波、補償、限幅等幾部分,其電路方框圖如圖2-2所示。圖2-3、2-4示出傾角傳感器的插座接點分配和外形尺寸。
圖2-1 氣體擺式傾角傳感器敏感頭電路示意圖
圖2-2 電路原理方框圖
圖2-3 氣體擺式傾角傳感器插座接點分配圖
圖2-4 氣體擺式傾角傳感器外形尺寸
圖2-6 插座接點分配
二、技術指標
表1.9 CJAYS型壓電射流角加速度傳感器主要性能指標
測量范圍(°)/s | ±360 | 輸出電壓范圍 | 0~±5V |
非線性度(%FS) | <1%FS | 工作溫度(℃) | -40~+50℃ |
靈敏限(°)/s | <0.5(°)/s2 | 沖 擊/g | ≤16 000g |
交叉耦合 | <1%FS | 振 動/g | 4g |
頻率響應 | 10Hz | MTBF | 25 000h(下限) |
線加速度敏感量 | <0.01(°)/s2/g | 重量/g | 400g |
準備時間 | <15s | 外形尺寸/mm | 72mm×57mm×51mm |
零位誤差 | <0.1%FS | 供應電源 | ±15V,250mA |
研制單位:北京信息工程學院傳感技術研究中心
電 話:(010),, 通信地址:北京市朝陽區北四環中路35號(北京9716信箱) 郵 編:100101 傳 真:(010)
E_mail: zfu :張福學