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什么是脉冲传感器：河海大学科研团队发表IGBT模块寿命评估的综述文章

压电材料作为感知电力设备放电、振动等信号的关键材料，在电力设备振动监测、放电检测、探伤、温度测量、电压传感等领域得到广泛应用。
压电材料在压电传感器件中的应用多种多样，其核心在于机械能和电能的相互转换：压电材料受机械振动（压电振动传感器）、声波传导（压电声传感器）等机械外力作用时晶格形变，引起极化状态的变化，输出传感电信号，或通过对压电材料受电场作用产生的形变进行测量来反映电场大小（压电电压传感器）。
声波信号可较好地实现与电信号的耦合与相互转换。根据声波激励、传播和耦合方式的不同，压电声传感器可分为压电超声传感器、声表面波传感器、电声脉冲传感器、压力波传感器等。
1985年，T.Takada等提出电声脉冲法（Pulsed Electro-Acoustic，PEA）用于测量空间电荷，其基本原理是在介质两端电极上加上电脉冲扰动源，介质中的空间电荷和电极界面都受到这一脉冲电场力作用而相应地产生声脉冲。利用压电电声脉冲传感器（通常为宽频带PVDF压电薄膜传感器）接收与测量这些声脉冲，即可获得介质内部空间电荷分布信息。
压电电声脉冲传感器普遍用于电缆空间电荷测量，如图1所示。研究人员在电缆半导电层外直接施加高压脉冲，实现了在高压长电缆中测量空间电荷。但由于目前超高压电缆为保证良好屏蔽特性采用电导率较高的外屏蔽半导电材料，此方法信噪比往往较低。
在此基础上，研究者采用将电缆外屏蔽层分段截断和将电缆外屏蔽层电位悬空的方法，实现了全尺度电缆空间电荷测量。另有研究人员采用压电电声脉冲传感器测量材料中空间电荷量的变化，结合等温松弛电流理论和离散陷阱分布模型分析LDPE/SiO2、LDPE/ZnO、EP/SiO2等纳米复合材料中陷阱分布信息，为定量表征聚合物绝缘材料载流子陷阱参数提供重要依据。
图1  利用该种传感器测量电缆空间电荷
压电电声脉冲传感器的空间分辨率和灵敏度主要取决于电脉冲形状和压电传感器自身性能，降低电脉冲宽度和压电膜厚度可以有效提高传感系统分辨率。L.Galloy等用2ns窄脉冲扰动源，以厚度1.5μm的P(VDF-TrFE)材料作为压电传感器，获得46μm的空间分辨率；T.Maeno等采用5ns窄脉冲和4μm厚PVDF薄膜传感器，获得约3μm的分辨率；K.Kumaoka等用0.6ns超窄脉冲，以厚度1μm的PVDF压电薄膜作为传感器，将分辨率大幅提升至1.6μm。
本文编自2021年第7期《电工技术学报》，论文标题为“压电材料与器件在电气工程领域的应用”，作者为姚睿丰、王妍 等。
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什么是脉冲传感器：电磁式脉冲传感器

电磁脉冲传感器顾名思义，电磁式传感器根据电磁感应原理工作。
主要需要一个线圈（绕组）、一个磁场和“移动” 。 通过这种测量原理能够以非接触 （因此也不产生磨损） 方式测量角度、 距离和速度。
电磁脉冲传感器的构造
1 永久磁铁
2 曲轴传感器壳体
3 发动机壳体
4 软铁芯
5 线圈
6 齿隙（基准标记）
7 气隙
下面我们以曲轴传感器介绍一下电磁式脉冲传感器的功能。
曲轴传感器是测量发动机转速。它由一个永久磁体和一个带有软铁芯的感应线圈构成。飞轮上装有一个齿圈作为脉冲传感器 （移动！）。
在电磁感应式传感器与齿圈之间只有一个很小的间隙。经过线圈的磁流情况取决于传感器对面是间隙还是轮齿。轮齿将散乱的磁流集中起来，而间隙则会削弱磁流。飞轮及齿圈转动时，就会通过各个轮齿使磁场产生变化。
磁场变化时在线圈内产生感应电压。每个单位时间内的脉冲数量是衡量飞轮转速的标准。控制单元也可以通过已知的齿圈齿隙确定发动机的当前位置。通常使用60齿距的脉冲信号轮，缺少一或两个轮齿的部位定为基准标记。发动机转速是计算空燃混合气和进行点火调节的主要控制参数。现在用霍尔传感器取代感应式脉冲传感器作为曲轴传感器的情况越来越多。
同理在很多车的凸轮轴传感器及轮速传感器都用电磁式传感器，了解了他的原理后我们就可以用万用表去检测的的电阻来衡量他的性能了。
另外，电磁脉冲传感器是汽车防抱死刹车（ABS）系统的关键装置，它能测定车轮是否还在转动．如果测出车轮不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态．
电磁脉冲传感器的检测
1.磁电式脉冲传感器的和霍尔式传感器的都要先检查传感器到靶轮之间的间隙。
2.磁电式的可以用电阻表检测它的电阻，阻值一般在几百到一千多欧之间，视车型而定。也可以起动发动机测量它的电压，电压应该随着发动机转速的升高而升高。
3.霍尔式的可以先测其是否有供电电压（注意：测量时要打开电门），然后测量传感器的接地。
最后测量信号，信号电压应该是接近参考电压和0V。
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脉冲磁场传感器
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脉冲磁场传感器针对现有技术存在的不足，提供一种可以在高速变化的非均匀强脉冲磁场中不受干扰地传输弱信号的高抗干扰信号传输电缆，及以此种传输电缆与霍尔器件组合构成的一种用以测量高速高幅值脉冲电流的电流传感器。
脉冲磁场传感器具有以下优点：1．采用高抗干扰信号传输电缆具有很高的抗干扰性能，除其端部的分叉部分外，将其在高速变化的非均匀强磁场中任意放置，也不会感应出影响测量精度的差模信号，此类信号传输电缆为在该环境条件下实现弱信号传输提供了有效的手段。2．高速高幅值脉冲电流传感器体积小、结构简单、精度高、实用性强，为高速高幅值脉冲电流特别是雷电流的测量提供了一种非常有效的手段。3．采用该种高速高幅值脉冲电流传感器与雷电流峰值记录仪配合，用于模拟雷电流峰值检测时，在10千安到150千安的范围内的测量结果与标准仪器的比对误差在3%以内，该误差中的大部分由信号处理电路产生。4．采用适当的简单措施后，该类电流传感器可用于高压大电流测量，以取代目前所广泛采用电流互感器，达到大大地降低成本、减小体积、提高测量精度的效果。

什么是脉冲传感器：速度传感器的工作原理是什么？有哪些分类？

描述
单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器，我们都统称为速度传感器。
旋转式速度传感器的结构和特征
旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。
（1）接触式
旋转式速度传感器与运动物体直接接触，这类传感器的工作原理如图6所示。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度V。
设D为滚轮直径，单位为mm，滚轮每转输出πD个脉冲，则1个脉冲代表着1mm的距离值。设在时间t内脉冲计数为n，则线速度v为：
转动脉冲传感器产生脉冲的方式由表及里光电、磁电、电感应等多种。
每个脉冲代表的距离（mm）称为脉冲当量。为了计算方便，脉冲当量常设定为距离mm的整数倍，这是正确使用传感器的关键。
接触式旋转速度传感器结构简单，使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着，滚轮的外周将磨损，从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差，滑差的存在也将影响测量的正确性。因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料，尽可能减小滑差。
（2）非接触式
旋转式速度传感器与运动物体无直接接触，非接触式测量原理很多，以下仅介绍两点，供参考。
［1］光电流速传感器
如图7所示，叶轮的叶片边缘贴有反射膜，流体流动时带动叶论旋转，页轮每转动一周光纤传输反光一次，产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数，计算出流速。使脉冲数与叶轮转速再与流速建立关系。利用标定曲线V=kn+c计算流速V。其中：k为变换系数：c为预置值，n为叶轮转速。可将叶轮的转速直接换算成流速。
［2］光电风速传感器
图8示出，风带动风速计旋转，经齿轮传动后带动凸轮成比例旋转。光纤被徒轮轮番遮断形成一串光脉冲，经光电管转换成定信号，经计算可检测出风速。
非接触式旋转速度传感器寿命长，无需增加补偿电路。但脉冲当量不是距离（mm）整数倍，因此速度运算相对比较复杂。
旋转式速度传感器的性能可归纳如下：
（1）传感器的输出信号为脉冲信号，其稳定性比较好，不易受外部噪声干扰，对测量电路无特殊要求。
（2）结构比较简单，成本低，性能稳定可靠。功能齐全的微机芯片，使运算变换系数易于获得，故目前速度传感器应用极为普遍。
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