传感器与检测技术第4章课件

1、第四章 速度、加速度传感器第1页，共115页。第一节 速度传感器一、测速发电机测速发电机是机电一体化系统中用于测量和自动调节电机转速的一种传感器。它由带有绕组的定子和转子构成。根据电磁感应原理，当转子绕组供给励磁电压并随被测电动机转动向，定子绕组则产生与转速成正比的感应电动势。2第2页，共115页。第一节 速度传感器一、测速发电机根据励磁电流的种类，测速发电机可分为：直流测速发电机他励式永磁式交流测速发电机3第3页，共115页。第一节 速度传感器一、测速发电机在实际应用中，机电一体化系统对测速发电机的主要要求有：输出电压对转速应保持较精确的正比例关系转动惯量要小灵敏度要高，即测速发电机的输出电

2、压对转速的变化反应要灵敏4第4页，共115页。第一节 速度传感器一、测速发电机由于测速发电机比较容易满足上述要求，且性能稳定，故被广泛用于机电一体化系统中的电动机转速的测量和自动调节一般测量范围为(20400)r/min。5第5页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机直流测速发电机是一种微型直流发电机。它的定子、转子结构与直流伺服电动机基本相同。6第6页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机若按定子磁极的励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两大类；若按电枢的结构形式不同，可分为无槽电枢、有槽电枢、空心杯电枢和圆盘印刷绕组等几种。7第7页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电

3、机(1)直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同。在恒定磁场中，旋转的电枢绕组切割磁通，并产生感应电动势。8第8页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性由电刷两端引出的电枢感应电动势为Ke感应系数；磁通；n转速；Ce感应电动势与转速的比例系数。9第9页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性空载(即电枢电流Is0)时，直流测速发电机的输出电压和电枢感应电动势相等，因而输出电压与转速成正比。10第10页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载(即电枢电流

4、Is0)时，直流测速发电机的输出电压为式中 rs电枢回路的总电阻(包括电刷和换向器之间的接触电阻等)在理想情况下，若不计电刷和换向器之间的接触电阻，rs为电枢绕组电阻。11第11页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载时，电枢电流为12第12页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载时，13第13页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载时，在理想情况下，rs、RL和均为常数，系数C亦为一常数。14第14页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发

5、电机的输出特性15第15页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法输出电压与转速之间不能保持比例关系.其一是当转速较高时，电枢电流增大，电枢反应有去磁作用，使磁通减小，导致输出电压不再与转速成正比。遇到这种情况可以在定子磁极上安装补偿绕组，或使负载电阻大于规定值。16第16页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其二是电刷接触压降的影响。这是因为电刷接触电阻是非线性的，即当电机转速较低、相应的电枢电流较小时，接触电阻较大，从而使输出电压很小。只有当转速较高、电枢电流较大时，电刷压降才可以认为是常数。17第17页，共115

6、页。一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其二是电刷接触压降的影响。为了减小电刷接触压降的影响，即缩小不灵敏区，应采用接触压降较小的铜-石墨电极或铜电极，并在它与换向器相接触的表面上镀银。18第18页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其三是温度的影响这是因为励磁绕组中长期流过电流易发热，其电阻值也相应增大，从而使励磁电流减小的缘故。19第19页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其三是温度的影响可在直流测速发电机的绕组回路中串联一个电阻值较大的附加电阻，再接到励磁电源上。这样，当励磁绕组温

7、度升高时，其电阻虽有增加，但励磁回路总电阻的变化却较小，故可保持励磁电流几乎不变。20第20页，共115页。一、测速发电机1.直流测速发电机例：已知某他励直流测速发电机的电枢绕组电阻rs=1，在n=300r/min时，测得测速发电机的输出电压VCF=3V。求当负载电阻RL=25时，该发电机的Ce和C 当RL，n=300r/min时，发电机的输出电压VCF当RL=10，n=300r/min时，发电机的输出电压VCF 。此时， Ce是否发生变化？（不考虑电枢反应的去磁作用）当RL=25，n=1000r/min时，电枢电流Is及测速发电机的输入功率（不考虑效率） Is及测速发电机的输入功率过大有何危

8、害？如何减少发电机的输入功率及电枢电流。21第21页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机交流测速发电机可分为永磁式、感应式和脉冲式三种。22第22页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机永磁式交流测速发电机实质上是单向永磁转子同步发电机，定子绕组感应的交变电动势的大小和频率都随输入信号(转速)而变化23第23页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机永磁式交流测速发电机K常系数，p电机极对数；N定子绕组每相匝数；Kw定子绕组基波绕组系数；m电机每极基波磁通的幅值。24第24页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机永磁式交流测速发电机这种测速发电机尽管结构简单，也

9、没有滑动接触，但由于感应电动势的频率随转速而改变，致使电动机本身的阻抗和负载阻抗均随转速而变化，故其输出电压不与转速成正比关系。通常这种电机只作为指示式转速计使用。25第25页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机感应式测速发电机与脉冲式测速发电机的工作原理基本相同利用定子、转子齿槽相互位置的变化，使输出绕组中的磁通产生脉动，从而感应出电动势。这种工作原理称为感应子式发电机原理。26第26页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机27第27页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机定子、转子铁心均为硅钢片冲制叠成，

10、定子内圆周和转子外圆周上都有均布的齿槽。在定子槽中放置节距为一个齿距的输出绕组，通常组成三相绕组，定子、转子的齿数应符合一定的配合关系。28第28页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机当转子不转时，永久磁铁在电动机气隙中产生的磁通不变，所以定子输出绕组中没有感应电动势。当转子以一定速度旋转时，定、转子齿之间的相对位置发生了周期性变化，定子绕组中有交变电动势产生。29第29页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机转子一个齿的中线与定子某一齿的中线位置一致时，该定子齿对应的气隙磁导为最大，当转子转过1/2齿距时，转子槽的中线与定子齿的中线位

11、置一致，该定子齿对应的气隙磁导又为最小，以后的过程重复进行。在上述过程中，该定子齿上均输出绕组所匝链的磁通大小相应发生周期性变化，输出绕组中就有交流的感应电动势。30第30页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机每当转子转过一个齿距，输出绕组的感应电动势也变化一个周期，因此，输出电动势的频率应为Zr转子齿数；n电动机转速(r/min)。31第31页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机由于感应电动势频率和转速之间有严格的关系，相应感应电动势的大小也与转速成正比，故可作为测速发电机用。它和永磁式测速发电机一样，由于电动势的频率随转速而变化，

12、致使负载阻抗和电动机本身的内阻抗大小均随转速而改变。32第32页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机感应式交流测速发电机采用二极管对这种测速发电机的三相输出电压进行桥式整流后，可取其直流输出电压作为速度信号用于机电一体化系统的自动控制。感应子式测速发电机和整流电路结合后，可以作为性能良好的直流测速发电机使用。33第33页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机脉冲式测速发电机以脉冲频率作为输出信号。由于输出电压的脉冲频率和转速保持严格的正比关系，所以也属于同步发电机类型。34第34页，共115页。一、测速发电机2.交流测速发电机脉冲式测速发电机其特点是输出信号的频率相当高，即使

13、在较低转速下(如每分钟几转或几十转)，也能输出较多的脉冲数，因而以脉冲个数显示的速度分辨力比较高，适用于速度比较低的调节系统，特别适用于鉴频锁相的速度控制系统。35第35页，共115页。二、线振动速度传感器36第36页，共115页。二、线振动速度传感器当一个绕有N匝的线圈作垂直于磁场方向相对运动时，线圈切割磁力线，由法拉第电磁感应定律可知，线圈产生感应电动势EE=NBlvB线圈所在磁场的磁感应强度(T)；l每匝线圈的平均长度(m)；v线圈磁场的运动速度(m/s)。37第37页，共115页。二、线振动速度传感器当一个绕有N匝的线圈作垂直于磁场方向相对运动时，线圈切割磁力线，由法拉第电磁感应定律可

14、知，线圈产生感应电动势EE=NBlv当传感器结构选定后，其N、B、l均为常量，因此感应式传感器的感应电动势正比于被测速度。38第38页，共115页。二、线振动速度传感器磁电式线速度传感器的线圈平均直径D=25mm,气隙的磁感应强度B为6000Gs。希望传感器的灵敏度k=600mV/(cm/s)，求工作线圈的匝数应为多少？解：E=NBlv 39第39页，共115页。二、线振动速度传感器恒定磁通感应式线振动速度传感器40第40页，共115页。二、线振动速度传感器恒定磁通感应式线振动速度传感器当壳体随被测振动体一起振动时，运动部件（线圈）与磁铁产生相对运动并且永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振

15、动体振动速度因此在传感器线圈中产生与振动速度成正比的感应电动势并输出。41第41页，共115页。二、线振动速度传感器恒定磁通感应式线振动速度传感器为了使同一型号的传感器有相同的灵敏度，常在传感器线圈两端并联一个可调电阻，经标定后固定其阻值。42第42页，共115页。1.变磁通式变磁通式又称(变)磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度。开磁路式闭磁路式三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器43第43页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式开磁路式44第44页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式开磁路式工作时，其传感器不动，将导磁材

16、料制成的测量齿轮1安装在被测旋6体上。传感器软铁3与齿轮轮齿的间隙约为0.10.7mm。间隙小，输出电压幅值大，但太小时会因齿轮安装偏心而发生齿轮和传感器卡死现象。所以应在不影响齿轮正常转动情况下尽可能调整到间隙最小，以获得最大的输出电压幅值。45第45页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式测量时，齿轮随被测旋转体一起转动，每转一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通亦变化一次，因此线圈产生感应电动势的变化频率等于齿轮的齿数与转速的乘积。46第46页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式47第47页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流

17、式速度传感器1.变磁通式闭磁路式48第48页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式闭磁路式闭磁路式工作时，转子与转轴固紧并随被测轴转动，转子、定子和永久磁铁组成磁路系统。在转子和定子的环形端面上铣有均匀分布的齿和槽，且两者的齿、槽数对应相等。49第49页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式闭磁路式当转子的齿与定子的齿相对时，气隙最小，磁路系统的磁通最大。而齿与槽相对时，则气隙最大，磁通最小。因此测量转速时，磁通周期变化，线圈产生感应电动势的频率与转速成正比。50第50页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式变

18、磁通式的转速 n=60f/z f输出感应电动势的频率(Hz) z为齿数 n被测转数则角速度 (2/z)f (rad/s)。51第51页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式开磁路式结构简单，体积较小，但输出信号弱，不易测量高转速。闭磁路式测量范围大，为(504000)r/min，可连续使用，且方便、可靠。52第52页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器1.变磁通式例：变磁通式转速传感器，若测得输出电动势的交变频率为24Hz，求被测轴的转速为多少?在其条件下，最大测量误差是多少?解： n=60f/zz=18n=60f/z=6024/18=80r/mi

19、n误差读数为1个数字，所以是1/18转n=80 1/18 r/min53第53页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器利用霍尔效应的传感元件，既可测量位移也可测量转速(角速度)54第54页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器霍尔效应金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。55第55页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器霍尔效应在磁场不太强时，电位差UH与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的厚度d成反比，即 RH霍

20、尔系数kH霍尔元件的灵敏度 56第56页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器霍尔元件基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型半导体材料。霍尔元件越薄(d越小)，kH就越大，薄膜霍尔元件厚度只有1m左右。57第57页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器利用霍尔元件组成的传感器称为霍尔式传感器。58第58页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器利用霍尔元件组成的传感器称为霍尔式传感器。59第59页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感

21、器在被测物上粘有多对小磁钢，霍尔元件固定于小磁钢附近。当被测物转动时，每当一个小磁钢转过霍尔元件(通以电流)，霍尔元件输出一个相应的脉冲。测得单位时间内的脉冲个数，即可求得被测物的转速和角速度。60第60页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器转速 n=60f/z f传感器输出周期信号的频率(Hz) z被测物上标记(齿)数 n被测转数（r/min）角速度 2f /z (rad/s)。61第61页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器2.霍尔式转速传感器霍尔元件由半导体材料制成，体积小，结构简单。62第62页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和

22、电涡流式速度传感器3.电涡流式转速传感器 利用电涡流式位移传感器对转速和角速度进行测量63第63页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器3.电涡流式转速传感器 64第64页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器3.电涡流式转速传感器 传感器靠近在被测物上设定的等距标记(如凸齿)安装，当被测物转动时，传感器输出频率与转速成正比的信号。65第65页，共115页。三、变磁通式、霍尔式和电涡流式速度传感器3.电涡流式转速传感器 转速 n=60f/z f传感器输出周期信号的频率(Hz) z被测物上标记(齿)数 n被测转数（r/min）角速度 2f /z (rad/s)。6

23、6第66页，共115页。四、陀螺式角速度传感器陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。67第67页，共115页。四、陀螺式角速度传感器陀螺高速自转时，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而绕道支点的垂直轴作圆锥运动的现象，就是陀螺原理。68第68页，共115页。四、陀螺式角速度传感器陀螺式角速度传感器包括转子陀螺、压电陀螺、激光陀螺和光纤陀螺。69第69

24、页，共115页。四、陀螺式角速度传感器1.转子陀螺式角速度传感器转子陀螺式角速度传感器利用陀螺原理工作 70第70页，共115页。四、陀螺式角速度传感器1.转子陀螺式角速度传感器当壳体绕y轴旋转时，电位器输出与角速度成正比的电压信号。71第71页，共115页。四、陀螺式角速度传感器1.转子陀螺式角速度传感器转子陀螺式角速度传感器是一种惯性传感器，安装简单，使用方便，但是有机械活动部件，被测角速度范围为30120/s，质量较大(0.5kg左右)，成本高，寿命低。72第72页，共115页。四、陀螺式角速度传感器1.转子陀螺式角速度传感器转子陀螺的y轴称为测量轴或输入轴，x轴称为输出轴。测量时，将陀

25、螺壳体固定在被测物体上，要注意陀螺的安装方位，使被测物带动壳体绕y轴转动。73第73页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器压电陀螺利用压电晶体的压电效应工作。这种角速度传感器有振梁型、双晶片型和圆管型三类74第74页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器振梁型75第75页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器振梁型矩形振梁的四个面上贴有两对压电元件。当其中一对驱动压电元件加上电信号时，由于逆压电效应，使梁在驱动平面内产生基波弯曲振动。当绕z轴输入被测角速度时，在读出平面内产生惯性力76第76页，共115页。四、陀螺式角速

26、度传感器2.压电陀螺式角速度传感器振梁型使读出平面内的一对压电元件振动，因正压电效应而输出与角速度成正比例的电压信号。77第77页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器双晶片型78第78页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器双晶片型双晶片型压电陀螺式角速度传感器采用四块弯曲振动模式的压电元件，两端成90相接固定在基座上的两个驱动压电元件以相反方向给以其基波频率驱动。79第79页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器双晶片型当敏感轴处于零角速度时，敏感元件不产生弯曲振动，没有信号输出。当有角速度时，两敏感元件则以180相位

27、差振动，输出电信号之差的幅值正比于角速度，而其极性与旋转方向有关。80第80页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器圆管型 81第81页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器圆管型 金属或陶瓷圆管一端封闭，并固定在轴座上，另端在圆管外壁径向放置八片压电元件其中两片压电元件作驱动，对圆管进行激励，产生弯曲振动。82第82页，共115页。四、陀螺式角速度传感器2.压电陀螺式角速度传感器圆管型 当圆管以角速度绕其中心旋转时，与驱动压电元件呈45径向放置在管外壁上的两片压电元件，感受输入角速度，而输出电信号。83第83页，共115页。四、陀螺式角速度传感

28、器2.压电陀螺式角速度传感器圆管型 管外壁垂直于驱动压电元件的两片敏感压电元件用作敏感振动频率，并通过锁相回路使驱动信号频率稳定。另外两片压电元件用作阻尼。84第84页，共115页。四、陀螺式角速度传感器3.激光陀螺式角速度传感器激光陀螺式角速度传感器的结构图85第85页，共115页。四、陀螺式角速度传感器3.激光陀螺式角速度传感器利用单晶硅块或石英块中开孔制成三角环形激光腔，腔内充有氦氖混合气体，并装有电极，反射镜和分光镜用胶合法固定。86第86页，共115页。四、陀螺式角速度传感器3.激光陀螺式角速度传感器激光陀螺式角速度传感器利用环形干涉原理测量角速度。87第87页，共115页。四、陀螺

29、式角速度传感器3.激光陀螺式角速度传感器由氦氖激光器发出的光经分光镜分成顺、逆时针方向并有一相位差的两束激光，经反射镜后在分光镜处产生干涉，由光电器件转换为电信号输出。88第88页，共115页。四、陀螺式角速度传感器3.激光陀螺式角速度传感器当环形干涉系统绕轴o以角速度转动时，根据相对原理，沿转动方向的激光通过环路所需时间增大，而相反方向(图中为逆时针方向)的激光通过环路所需时间减少，因此改变了两路光的相位差，使干涉条纹移动，移动频率正比于角速度。测得干涉条纹的移动频率，便可测出被测角速度。89第89页，共115页。四、陀螺式角速度传感器4.光纤陀螺式角速度传感器光纤是利用光的全反射原理。 9

30、0第90页，共115页。四、陀螺式角速度传感器4.光纤陀螺式角速度传感器91第91页，共115页。四、陀螺式角速度传感器4.光纤陀螺式角速度传感器光纤陀螺由光导纤维匝环构成。激光经半透镜进入光纤匝环1，形成左、右回旋的两路相干光，并在半透镜3处汇合产生干涉，经光电器件转换成电信号输出。 92第92页，共115页。四、陀螺式角速度传感器4.光纤陀螺式角速度传感器当光纤陀螺相对惯性空间以角速度旋转时，由塞古纳克(Sagnac)效应，两路光的相位差(rad)为 N光纤环的匝数A光纤匝环面积(m2)0真空中光波长(m)C0真空中光速(m/s)被测角速度(rad/s)。93第93页，共115页。四、陀螺

31、式角速度传感器4.光纤陀螺式角速度传感器光纤陀螺式角速度传感器具有无机械传动部件、无需预热时间、对加速度不敏感、动态范围宽、体积小、灵敏度高等优点。94第94页，共115页。五、流速、风速传感器 流速、风速传感器在气象、家用电器和工业部门具有广泛应用。95第95页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器一种可测流速和流动方向的半导体硅流速传感器。它的工作原理是依据发热体与放置发热体的流体介质的热导率与流体流速相关原理制成的。96第96页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器Q流体介质从温度T1流向温度T2所具有的热量热导率vt流体介质流速A、B常数，A为vt0时的热导率，

32、A与B均由流体介质性质(粘度、密度、热导率)和发热体性质(形状、大小)决定97第97页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器双片流速传感器的工作原理 98第98页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器使用PN结二极管VD1和VD2分别测量流体温度二极管的正向电压降VD几乎与热力学温度T成正比，即VD=STT式中ST为对温度的电压常数。 99第99页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器100第100页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器两只二极管对温度的电压常数相同，则由温差T1-T2产生的输出电压 VO=ST(T1-T2) T1-T2 =VO/ST 101第101页，共115页。在保持温度时，晶体管VW发出的热量VsiH等于散失的热量(T1-T2)，得到加热电流为 五、流速、风速传感器 1.流速传感器102第102页，共115页。五、流速、风速传感器 1.流速传感器通过研究硅心片的热传导特性，发现这种效应