姿態(tài)傳感器的工作原理,傳感器工作原理及組成


1、傳感器工作原理及組成
傳感器一般由三部分組成:敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路。有時(shí),需要輔助電源來(lái)提供轉(zhuǎn)換能量。敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心軌蛑苯痈惺芑蝽憫?yīng)測(cè)量的部分。轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軌驅(qū)⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合傳輸或測(cè)量的電信號(hào)的部分。由于傳感器輸出信號(hào)一般較弱,傳感器輸出信號(hào)一般需要經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換、放大、運(yùn)算和調(diào)制后才能顯示和控制。
隨著半導(dǎo)體器件和集成技術(shù)在傳感器、傳感器模塊和集成電路傳感器中的應(yīng)用,如集成溫度傳感器AD590、DS18B20等。將傳感器的信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換電路與敏感元件集成在同一芯片上。
2、導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)的原理
飛行中彈道導(dǎo)彈繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)通常用3個(gè)飛行姿態(tài)角(滾動(dòng)、偏航和俯仰)及其變化率來(lái)描述。其姿態(tài)控制系統(tǒng)一般由3個(gè)基本通道組成,分別穩(wěn)定和控制導(dǎo)彈的滾動(dòng)、偏航和俯仰姿態(tài)。各通道組成基本相同,由敏感裝置、變換放大裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。①敏感裝置用于測(cè)量導(dǎo)彈的姿態(tài)變化并輸出信號(hào),通常采用位置陀螺儀、慣性平臺(tái)和速率陀螺儀等慣性器件。位置陀螺儀是利用二自由度陀螺儀的穩(wěn)定性提供導(dǎo)彈姿態(tài)角測(cè)量基準(zhǔn),通過(guò)角度傳感器輸出與導(dǎo)彈姿態(tài)角偏差成比例的電信號(hào)。慣性平臺(tái)是為導(dǎo)彈提供測(cè)量坐標(biāo)基準(zhǔn).利用彈體相對(duì)于慣性平臺(tái)框架間的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生姿態(tài)角信號(hào)。速率陀螺儀是利用單自由度陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性,來(lái)測(cè)量導(dǎo)彈的姿態(tài)角速率,經(jīng)換算給出導(dǎo)彈姿態(tài)角變化信號(hào)。有些導(dǎo)彈還采用加速度計(jì)等作為敏感裝置,以實(shí)現(xiàn)彈體載荷和質(zhì)心偏移的最小控制。②變換放大裝置用于對(duì)各姿態(tài)信號(hào)和制導(dǎo)指令信號(hào)按一定控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算、校正和放大并輸出控制信號(hào)。姿態(tài)控制系統(tǒng)按傳遞的信號(hào)形式可分為模擬式和數(shù)字式。在模擬式姿態(tài)控制系統(tǒng)中,所傳遞的信號(hào)是連續(xù)變化的物理量,主要由校正網(wǎng)絡(luò)和放大器等組成。在數(shù)字式姿態(tài)控制系統(tǒng)中,所有信號(hào)都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,變換放大裝置通常由彈上計(jì)算機(jī)兼顧,其變換放大裝置又稱為控制計(jì)算裝置。③執(zhí)行機(jī)構(gòu),又稱伺服機(jī)構(gòu)。有電動(dòng)、氣動(dòng)和液壓等類型。用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)作,其工作過(guò)程是:根據(jù)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵面或擺動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),產(chǎn)生使彈體繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的控制力矩,以穩(wěn)定或控制導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)。產(chǎn)生控制力矩的方式有舵面氣動(dòng)控制和推力向量控制兩類。舵面氣動(dòng)控制方式是由伺服機(jī)構(gòu)(或舵機(jī))驅(qū)動(dòng)空氣舵產(chǎn)生氣動(dòng)控制力矩,它能有效地穩(wěn)定和控制導(dǎo)彈在大氣層內(nèi)飛行;推力向量控制方式是由伺服機(jī)構(gòu)改變推力向量產(chǎn)生控制力矩,它有燃?xì)舛?、液體(或氣體)二次噴射、擺動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)噴管或姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)等控制方式。推力向量控制方式在大氣層外也能使用,但必須在發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況下進(jìn)行。導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)中的敏感裝置、變換放大裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等與彈體(控制對(duì)象)一起構(gòu)成導(dǎo)彈姿態(tài)控制閉環(huán)回路。大型導(dǎo)彈(火箭)的姿態(tài)控制系統(tǒng)多采用姿態(tài)角、姿態(tài)角速度和線加速度的多回路閉環(huán)控制。當(dāng)制導(dǎo)指令信號(hào)為零時(shí),如果導(dǎo)彈在干擾力矩作用下使彈體姿態(tài)角發(fā)生變動(dòng),則敏感裝置敏感其信號(hào),經(jīng)過(guò)回路負(fù)反饋產(chǎn)生控制力矩與干擾力短相平衡;當(dāng)干擾力矩消除后,控制力矩自動(dòng)消失,從而使導(dǎo)彈的姿態(tài)角保持穩(wěn)定。當(dāng)制導(dǎo)指令信號(hào)不為零時(shí),信號(hào)經(jīng)過(guò)閉環(huán)回路產(chǎn)生控制力矩,控制導(dǎo)彈的姿態(tài)角,以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的控制。
3、傳感器的工作的原理是什么
1.傳感器的原理
傳感器是一種裝置,它利用一定的規(guī)律將探測(cè)到的量轉(zhuǎn)換成易于處理的其他物理量。例如,尺子是一種非常簡(jiǎn)單的傳感器。它以一定的間隔標(biāo)記刻度,刻度是一定的定律,然后根據(jù)這個(gè)定律進(jìn)行測(cè)量,物體的長(zhǎng)度,以及便于應(yīng)用的數(shù)字距離。
比如光敏電阻器是一種光電轉(zhuǎn)換器,它由特定的材料制成,使其電阻在光的影響下在一定范圍內(nèi)按比例變化。要理解傳感器,您必須首先確定您想要理解的傳感器的應(yīng)用范圍,然后再了解更多。但歸根到底,傳感器的基本原理是利用一定的規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成其他易于處理的物理量,必須有一個(gè)特定的規(guī)律存在于傳感器本身。
2. 傳感器原則特性
靜態(tài)特性——傳感器的靜態(tài)特性是指靜態(tài)輸入信號(hào)在傳感器的輸出和輸入之間的相關(guān)性。
動(dòng)態(tài)特性——所謂的動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)輸入發(fā)生變化時(shí)傳感器的輸出特性。在實(shí)際工作中,傳感器的動(dòng)態(tài)特性通常用其對(duì)特定標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。
線性——在正常情況下,傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是一條曲線,而不是直線。在實(shí)際工作中,為了使儀表具有均勻的標(biāo)度讀數(shù),常采用擬合直線來(lái)近似實(shí)際特性曲線,線性度(非線性誤差)是該近似度的性能指標(biāo)。
4、汽車傳感器的工作原理是什么?
汽車傳感器的工作原理是把汽車運(yùn)行中各種工況信息,如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等,轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給計(jì)算機(jī),以便發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。
汽車傳感器過(guò)去單純用于發(fā)動(dòng)機(jī)上,已擴(kuò)展到底盤、車身和燈光電氣系統(tǒng)上了。這些系統(tǒng)采用的傳感器有100多種。在種類繁多的傳感器中,常見(jiàn)的有∶
1、進(jìn)氣壓力傳感器:反映進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力大小的變化,是向ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元)提供計(jì)算噴油持續(xù)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào);
2、空氣流量計(jì):測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量,提供給ECU作為噴油時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào);
3、節(jié)氣門位置傳感器:測(cè)量節(jié)氣門打開(kāi)的角度,提供給ECU作為斷油、控制燃油/空氣比、點(diǎn)火提前角修正的基準(zhǔn)信號(hào);
4、曲軸位置傳感器:檢測(cè)曲軸及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,提供給ECU作為確定點(diǎn)火正時(shí)及工作順序的基準(zhǔn)信號(hào);
5、氧傳感器:檢測(cè)排氣中的氧濃度,提供給ECU作為控制燃油/空氣比在最佳值(理論值)附近的的基準(zhǔn)信號(hào)。
傳感器有用來(lái)測(cè)定各種流體溫度和壓力(如進(jìn)氣溫度、氣道壓力、冷卻水溫和燃油噴射壓力等)的傳感器;有用來(lái)確定各部分速度和位置的傳感器(如車速、節(jié)氣門開(kāi)度、凸輪軸、曲軸、變速器的角度和速度、排氣再循環(huán)閥(EGR)的位置等)。
還有用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、爆震、斷火及廢氣中含氧量的傳感器;確定座椅位置的傳感器;在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和懸架控制裝置中測(cè)定車輪轉(zhuǎn)速、路面高差和輪胎氣壓的傳感器;保護(hù)前排乘員的氣囊,不僅需要較多的碰撞傳感器和加速度傳感器。
面對(duì)制造商提供的側(cè)量、頂置式氣囊以及更精巧的側(cè)置頭部氣囊,還要增加傳感器。
隨著研究人員用防撞傳感器(測(cè)距雷達(dá)或其他測(cè)距傳感器)來(lái)判斷和控制汽車的側(cè)向加速度、每個(gè)車輪的瞬時(shí)速度及所需的轉(zhuǎn)矩,使制動(dòng)系統(tǒng)成為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。
責(zé)任編輯:David
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