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傳感器原理與應(yīng)用 , 第58頁(yè)第四章 電感式傳感器 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把鉸測(cè)的物理量加位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)人或互感系數(shù)AJ的變化，再由涵量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。 電感式傳感器具有以下特點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)； (2)靈敏度和分辨率高，能測(cè)出001Pm酌位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出； (3)線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍幾十微米至數(shù)毫米內(nèi)傳感器非線性誤差可做到005一01，并且穩(wěn)定性也較好。同時(shí)這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳轄、記錄、顯示和控制，它在上業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用；但是它臺(tái)頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。 電感式傳感器種類很多，本章主要介紹自感式、互感式和渦流式三種傳感器。變磁阻式傳感器 變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖41所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯利銜鐵都由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成。在鐵芯和活動(dòng)銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為8。傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連，當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣院厚度6發(fā)生變化，從而使磁路中磁配變化導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，這樣可以籍以判別被tIg量的位移大小。線圈的電感值L可按下列電工學(xué)公式計(jì)算：式中 貝線圈匝數(shù)； RN單位長(zhǎng)度上磁路的總磁阻 磁路總磁阻可寫為式中 Rf鐵芯磁阻； R6空氣氣隙磁阻式(43)中第一項(xiàng)為鐵芯磁阻v第二項(xiàng)為銜鐵磁阻； Ll一一磁通通過鐵芯助長(zhǎng)度(m)； 4l鐵芯橫截面積(m)； Al鐵芯材料的導(dǎo)磁率(Hm)； 乙磁通通過銜鐵的長(zhǎng)度(m)； A2銜鐵橫截面積(m2)； A：銜鐵材料的導(dǎo)磁率(Hm)； j一氣隙厚度(m)； A一氣隙橫截面積(m)； P?？諝獾膶?dǎo)磁率(4n10“Hm)。 由于及fRj，常常忽略Rf，因此，可得線圈電感為傳感器原理與應(yīng)用 , 第59頁(yè) 由式(45)可知，當(dāng)線圈匝數(shù)確定后，只要改變j和4均可導(dǎo)致電感的變化，因此v變碰阻式傳感器又可分為變氣隙厚度6的傳原器和變氣隙面積4的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙式電感傳感器。 二、等效電路 電感傳感器是利用鐵芯線圈中的自感隨銜鐵位移或空隙面積改變而變化的原理制成的，但實(shí)際上線圈不可能呈現(xiàn)為純電感，電感L還包含了線圈的銅損耗電阻及f(尺f與上串聯(lián))，同時(shí)存在鐵芯禍流損耗電阻尺(只與入并聯(lián))；由于線圈和測(cè)量設(shè)備電纜的接人，存在線圈固有電容和電纜的分布電容用集中參數(shù)c表示C與L和Rf、盈。相并聯(lián))，因此，電感式傳感器可用圖42所示等效電路表示。它可以用一個(gè)復(fù)阻抗z來等效。由式(45)可知，當(dāng)電感傳感器線圈匝數(shù)和氣隙面積一定時(shí)，電感星上與氣晾厚度6成反比可用圖43所示。下面分析變氣隙式電感傳感器的輸出特性。 二、變氣陳式電感傳感器輸出特性 設(shè)電感傳感器初始?xì)庀稙?0初始電感量為L(zhǎng)6，銜鐵位移引起的氣隙變化量為Aj，從式(4”5)可知L和6之間是非線性關(guān)系。那么，初姑電感量為傳感器原理與應(yīng)用 , 第60頁(yè) 當(dāng)銜鐵下移Aj時(shí)，傳感器氣隙增大A6，即o50十Aj，則電感旦卻減少，電感變化量為ALl， 即傳感器原理與應(yīng)用 , 第60頁(yè)傳感器原理與應(yīng)用 , 第60頁(yè) 忽賂掉二次項(xiàng)以上的高次項(xiàng)，WAL，與址z和Aj成線性關(guān)系。由此可見，高次項(xiàng)是造成非線性的主要原因，且ALl和Aj2是不相等的。當(dāng)甕越小時(shí)，則高次項(xiàng)迅速減小非線性得到改善。這說明了輸出特性和測(cè)量范圍之間存在矛盾，所以電感式傳感器用于ild量微小位移量是比較精確的。為了減小非線性誤差實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)式電感傳感器。 由式46)和式(47)，忽略二次以上項(xiàng)后，可得到傳感器靈敏度為四、差動(dòng)自由傳感器變氣歐電感傳感器可以制作成各種形式(如螺管式電感傳感器等)，但它們都存在嚴(yán)重的非線性。為了減小非線性，可以利用兩只完全對(duì)稱的單個(gè)電感傳感器合用一個(gè)活動(dòng)銜鐵這樣可構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器，如差動(dòng)螺管電感傳感器、差動(dòng)式E形電感傳感器等如圖4t(“)和(5)所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上、下兩個(gè)舷體的幾何尺寸、材料、電氣參數(shù)均完全一致。傳感器的兩只電感線圈接成交流電橋的相鄰橋臂，另外兩只橋臂由電阻組成、盡管圖(d)和(6)的結(jié)構(gòu)形式不同，但其工作原理完全相似，它們構(gòu)成四臂交流電橋，供橋電源為耀“(交流)，橋路輸出為交流電壓LY。 初始狀態(tài)時(shí)，銜鐵位于中間位置兩邊空隙相等。因此兩只電感線圈的電感量相等，數(shù)住極性相反，電橋輸出認(rèn)o，即電橋處于平衡狀態(tài)。 當(dāng)銜鐵偏離小間位置，向亡或向下移動(dòng)時(shí)，造成兩邊氣隙不一樣，使兩只電感線困的電感量一增一減，電橋不平衡。電橋輸出電壓的大小與銜鐵移動(dòng)的大小成比例，其相位則與銜鐵移動(dòng)量的方向釘關(guān)?？嘞蛳乱苿?dòng)輸出電壓為正；而向上移動(dòng)時(shí)，輸出電壓則為負(fù)。因此，只要能測(cè)量出輸出電壓的大小和相位，就可以決定銜鐵位移的大小和方向。銜鐵帶動(dòng)連動(dòng)機(jī)構(gòu)就可以測(cè)量多種非電量，如位移、掖面高度、速度等。 輸出特性是指電橋輸出電壓與傳感器銜鐵位移量之間的關(guān)系。非差動(dòng)式電感傳感器電感量變化AL和位移量變化A6是非線性關(guān)系。當(dāng)構(gòu)成差動(dòng)電感傳感器，且接成電橋形式后屯橋輸出電壓將與她有關(guān)，即傳感器原理與應(yīng)用 , 第61頁(yè)Ln為銜鐵在中間位置時(shí)，單個(gè)線圈的電感量。 從式(49)可知，不存在偶次項(xiàng)，顯然、差動(dòng)式電感傳感器的非線性在iAo工作范圍內(nèi)要比單個(gè)電感傳感器小很多，由圖45可以說明這一點(diǎn)。圖45還說明電橋的輸出電壓大小和銜鐵的位移量A6有關(guān)，它的相位則與銜鐵移動(dòng)方向有關(guān)。若設(shè)銜鐵向上移動(dòng)A6為負(fù)，則tL為負(fù)；銜鐵向下移動(dòng)A6為正，則認(rèn)為正，即相位相差1300。 差動(dòng)式電感傳感器的靈敏度5，由式(49)忽略高次項(xiàng)后得它比單個(gè)線圍的傳感器提高一倍。 3測(cè)量電路 電感傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、交流變壓器式和把傳感器作為振蕩橋路中一個(gè)組成元件的諧振式等幾種。傳感器的兩個(gè)線圈作電橋酌兩個(gè)橋臂zl和Z 2，另外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻(z3尺，Z4；R)代替。對(duì)于高Q值(Q害)的差動(dòng)式線因傳感器，其拍出電壓傳感器原理與應(yīng)用 , 第62頁(yè)式中 Lo一銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線因的電感，久為其損耗； 址兩線圈電感的變化量，忽略式(49)中的高次項(xiàng)后，AL2jo留代入式(411)后可知，oJ；LJ留電壓與A5有關(guān)，相應(yīng)與銜鐵移動(dòng)方向有關(guān)。 (2)變壓器式交流電橋 變壓器式交流電橋如圖47所示。電橋兩臂Z1和22為傳感器線圈阻抗，另外兩臂為交流變壓器次級(jí)線圈的12阻抗，電橋允點(diǎn)的電壓應(yīng)為 當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置時(shí)，即21乙2，此時(shí)Lr。o電橋平衡。 當(dāng)銜鐵上移時(shí)，下面線圈阻抗減小，即Z s2一AZ5而上面線圈的阻抗增加即ZI2十A2，于是由式(412)得 從式(415)可知，銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓大小相等，但方向相反。由于LfM是交流電壓，輸出指示無法判斷出位移方向，若采用相敏檢波器(其工作原理見第二節(jié))就可鑒別出輸出電壓的極性隨位移方向變化而變化。第二節(jié)互感式傳感器 前面介紹的電感式傳感器是基于將電感線圈的自感變化代替被測(cè)量的變化，從而實(shí)現(xiàn)位移、壓強(qiáng)、荷重、液位等參數(shù)測(cè)量。本節(jié)介紹的互感式傳感器則是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為變壓器的互感變化。變壓器初級(jí)線圈輸入交流電壓，次級(jí)線圈則互感應(yīng)出電勢(shì)。由于變壓器的次級(jí)線圈常接成差動(dòng)形式，故又稱為差動(dòng)變壓器式傳感器。 差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式鉸多，但其工作原理基本一樣、下面介紹螺管形差動(dòng)變壓器。它可以測(cè)量1100mm的機(jī)械位移、并具有測(cè)量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此也被廣泛用于非電量的測(cè)量。 一、結(jié)構(gòu)與工作原理 螺管形差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)如圖48所示。它由初級(jí)線圈嚴(yán)、兩個(gè)次級(jí)線因3l、52和插人線圈中央的圓柱形鐵芯6組成，結(jié)構(gòu)形式又有三段式和兩段式等之分。 差動(dòng)變壓器線圈連接如圖48(f)所示。次級(jí)線圈犀l和月2反極性串聯(lián)。當(dāng)初級(jí)線圈尸加上某一頻率的正弦交流電壓認(rèn)后，次級(jí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓為L(zhǎng)7l和02，它們的大小與鐵芯在線因內(nèi)的位置有關(guān)。01和久反極性連接使得到輸出電壓廖。傳感器原理與應(yīng)用 , 第64頁(yè) 當(dāng)鐵芯位于線圈中心位置時(shí)，01(z，6ro；當(dāng)鐵芯向上移動(dòng)(見圖()時(shí)，tl02，4f，l)oM1大，M2?。划?dāng)鐵芯向下移動(dòng)(見圖(6)時(shí)03I)l，d0，o從小風(fēng)大。 鐵芯偏離中心位置時(shí)，輸出電壓zJ。隨鐵芯偏離中心位置yI或久逐漸加大，但相位相差180。，如圖49所示。實(shí)際上，鐵芯位于中心位置，輸出電壓Lf。并不是零電位，而是ujly2被稱為零點(diǎn)殘余電壓。zf產(chǎn)生的原因很多，不外乎是變壓器的制作工藝和導(dǎo)磁體安裝等問題，t，一般在幾十毫伏以下。在實(shí)際使用時(shí)，必須設(shè)法減小隊(duì)，否則將會(huì)影響傳感器測(cè)量結(jié)果。傳感器原理與應(yīng)用 , 第64頁(yè) 二、等放電路 差動(dòng)變壓器是利用磁感應(yīng)原理制作的。在制作時(shí)，理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)際制作后的參數(shù)相差很大，往往還要借助于實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來修正。如果考慮差動(dòng)變壓器的潤(rùn)流損耗、鐵損和 寄生(輻合)電容等，其等效電路是很復(fù)雜的，本節(jié)忽略上寄生(輻合)電容等，其等效電路是很復(fù)雜的，本節(jié)忽略上述因素，給出差動(dòng)變壓器的等效電路，如圖410所示。圖中 LP，RP初級(jí)線圈電感和損耗電組；從一一初級(jí)線圈與兩次級(jí)線圈問的互感系數(shù)5(，一初級(jí)線圈激勵(lì)電壓；G。輸出電壓；A1，Id兩次級(jí)線困的電感；月”及*兩次級(jí)線圈的損耗電阻；激勵(lì)電壓的頻率。當(dāng)次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)線因的交流電流為次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)為 差動(dòng)變壓器輸出電壓為 輸出電壓的有效值為下面分三種情況進(jìn)行分析；磁芯處于中間平衡位置時(shí)磁芯上升時(shí)與u1同極性。 磁芯下降時(shí)與tz同極性。 三、測(cè)量電路 差動(dòng)變壓器輸出的是交流電壓，若用交流模擬數(shù)字電壓表測(cè)量，只能反映鐵芯位移的大小不能反映移動(dòng)方向。另外其測(cè)量值必定含有零點(diǎn)殘余電壓。為了達(dá)到能辨別移動(dòng)方向和消除零點(diǎn)殘余電壓的目的，實(shí)際測(cè)量時(shí)，常常采用下面介紹的兩種測(cè)量電路：差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。 1羞動(dòng)整流電路 這種電路是把差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)電壓分別整流，然后將它們整流的電壓或電流的差值作為輸出?，F(xiàn)以電壓輸出型全波差動(dòng)整流電路為例來說明其工作原理。電路連接如圖411(6)所示。 由因411(d)可知，無論兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，流經(jīng)兩個(gè)電阻尺的電流總是從“到6從d到，故整流電路的輸出電壓為 其波形見聞411(5)。當(dāng)鐵芯在中間位置時(shí)，L7。；o；鐵芯在零位以上或以下時(shí)，輸出電壓的極性相反，于是零點(diǎn)殘余電壓會(huì)自動(dòng)抵消。 門)二極管相敏檢波電路 二極管相敏檢波電路如圖41z所示。y1為差動(dòng)變壓器輸入電壓，y2為UI考電壓，且y2yl、它們作用于相敏檢波電路中兩個(gè)變壓器置l和52。 當(dāng)L7lo時(shí)，由于u2的作用，在正半周時(shí)，如圖(d)所示，D3，D4處于正向伯置，電流i 2和h以不同方向流過電表44，只要uly1，且D3tD性能相同，通過電表的電流為o，所以輸出為09在負(fù)半周時(shí)lD?，p2導(dǎo)通，J：和電相反，輸出電流為o。 當(dāng)u1，50時(shí)，分兩種情況來分析。 首先討論u1和(：同相位情況t 正半周時(shí)，電路中電壓極性如圖412(6)所示。由于Zsu1，D3*D4仍然導(dǎo)通，但作用于幾兩端的信號(hào)是y2十u1因此z1增加，而作用于D3兩端的電壓為U 2一Cl，所以i：減小，則i。力下在負(fù)半周時(shí)，Dt，D2導(dǎo)通，此時(shí)，在tl和認(rèn)作用下人增加而i：減小，fy；J：一i：o。y2和L2同相時(shí)，各電流波形如圖412(f)所示。 當(dāng)y1和LTz反相時(shí)，在E2為正半周，u1為負(fù)半周時(shí)，D：和D4仍然導(dǎo)通，但j8格增加入將減小，通過4J的電流jM不為零，而且是負(fù)的。y2為負(fù)半周時(shí)，蝴也是負(fù)的。 所以，上述相敏檢波電路可以由流過電表的平均電流的大小和方向來判別差動(dòng)變壓器的位移大小和方向。傳感器原理與應(yīng)用 , 第67頁(yè) (2)集成化的相敏檢波電路 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)各種性能的集成電路的相敏檢波器，例如，1。Zxl單片相敏檢波電路。Lzxl為全波相敏檢波放大器，它與差動(dòng)變壓器的連接如圖413所示。相敏檢波電路要求參考電壓和差動(dòng)變壓器次級(jí)輸出電壓同頻率，相位相同或相反，因此，需要在線路中接入移相電路。如果位移量很小，差動(dòng)變壓器輸出端還要接入放大器，將放大后的信號(hào)輸入到Lzxl的輸入端。 通過LZxl全波相敏檢波輸出的信號(hào)，還須經(jīng)過低溫濾波器濾去調(diào)制時(shí)引入的高頻信弓*只讓與，位移信號(hào)對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)通過。該輸出電壓信號(hào)t，與位移量f的關(guān)系可第三節(jié) 電渦流式傳感器 電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流、該電流酌流線呈閉合回線。類似圖415(6)所示的水渦形狀故稱之為電渦流。 理論分析和實(shí)踐證明，電渦流的大小是金屬導(dǎo)體的電阻串P、相對(duì)導(dǎo)滋率從、金屬導(dǎo)體厚度屬、線圈激勵(lì)信號(hào)頻率。以及線圈與金屬塊之間的距離2等參數(shù)的函數(shù)。若固定某些參數(shù)，就能按渦流的大小測(cè)量出另外某一參數(shù)。 渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是能對(duì)位移、厚度、表面溫度、電解質(zhì)濃度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，另外還具有體積小、靈敏度高、頻率響應(yīng)很寬等持點(diǎn)，所以應(yīng)用極其廣泛。 因?yàn)闇u流滲透深度與傳感器線圈的激勵(lì)信號(hào)頻率有關(guān)，故傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類渦流傳感器，但從基本工作原理上來說仍是相似的。下面以高頻反射式渦流傳感器為例說明其原理和特性。 電渦流式傳感器產(chǎn)生渦流的基本結(jié)構(gòu)形式如圖415所示。當(dāng)通有一定交變電流J(頻率為)的電感線圈L靠近金屬導(dǎo)體時(shí)，在金屬周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在金屬表面將產(chǎn)生電渦流Jl，根據(jù)電舷感應(yīng)理論電渦流也將形成一個(gè)方向相反的磁場(chǎng)。此電渦流的閉合流線的圓心同線圈在金屬板上的投影的圓心重合。 據(jù)有關(guān)資料介紹，渦流區(qū)和線圈幾何尺寸有如下關(guān)系：式中 2R一電渦流區(qū)外徑； 2， 電渦流區(qū)內(nèi)徑渦流滲透深度式中 P一導(dǎo)體電阻牢(ncmJ 交變磁場(chǎng)的頻率i 從 相對(duì)導(dǎo)稅率。 在金屬導(dǎo)體表面感應(yīng)的渦流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)又反作用于線圈L上，A圖改變線圈電感呈的大小、其變化程度與線兇L的尺寸的大小、距離?和P、從有關(guān)。 二、等效電路 渦流式傳感據(jù)的等效電路加圖416所示。空心線圈可看作變壓器的初級(jí)線圈L，金屬導(dǎo)體中渦流回路視作變壓器次圾。當(dāng)對(duì)線圈L施加交變激勵(lì)信號(hào)時(shí)，則在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，環(huán)狀混流包產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。其方向與線圈L產(chǎn)生磁場(chǎng)方間相反因而抵消部分原磁場(chǎng)v線圈L和環(huán)狀電渦流之間存在互感AJ，其小取決于金屬導(dǎo)體和線圈之間的距離c。根據(jù)克希霍夫定律可列出如下方程；式中 月。L交心線圈電阻和電感； Rl、L1一隅流回路的等效電阻和電感 A4一 線圈與金屬導(dǎo)體之間的互感。 出式(417)解得當(dāng)線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體靠近時(shí)(考慮到渦流的反作用)線圈的等效阻抗可由上式求得線圈的等效電阻和電感分別為 線圈的等效Q值為 由式(418)可知，由于渦流的影響線圈阻抗的實(shí)數(shù)部分增大，虛數(shù)部分減小因此線圈Q值下降；同時(shí)看到，電渦流式傳感器等效電路參數(shù)均是互感系數(shù)A4和電感人，L1的函數(shù)。故把這類傳感器歸為電感式傳感器。 三、測(cè)量電路 用于渦流傳感器的測(cè)旦電路主要有調(diào)頻式、調(diào)幅式電路兩種。 1調(diào)頻式電路 調(diào)頻式測(cè)量電路原理如圖417所示。 傳感器線圈接入Lc振蕩回路當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體距離改變時(shí)，在渦流影響下，傳感器的電感變化、將導(dǎo)致振蕩頻率的變化，該變化的頻率是距離r的函數(shù)上(?)，該頻率可由數(shù)字頻率計(jì)直接測(cè)量，或者通過y1變換，用數(shù)字電壓表測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓。振蕩器電路如圖(6)所示。它由克拉被電容三點(diǎn)式振蕩器(c2、c3、L、c和jGI)以及射極跟隨器兩部分組成、振蕩器的頻率為萬了：云云”為了避免輸出電纜的分布電容的影響，通常將1c”裝 2調(diào)幅式電路 傳感器線圈入和電容器(”并聯(lián)組成諧振回路。石英晶體組成石英晶體振蕩電路如圖418所示。石英晶體振蕩器起一個(gè)恒流源的作用v給諧振回路提供一個(gè)穩(wěn)定頻率(人)激勵(lì)電流小人c回路輸出電壓為式中 Z JA回路的阻抗。 當(dāng)金屬導(dǎo)體遠(yuǎn)離或被去掉時(shí)，Lc并聯(lián)諧振回路諧振頻率即為石英振蕩頻率”N路呈現(xiàn)的阻抗最大諧振回路上的輸出電壓也最大；當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近傳感器線圈時(shí)，線圈的等放電感L發(fā)生變化。導(dǎo)致回路失諧，從而使輸出電壓降低L的數(shù)值隨距離?的變化而變化；因此，輸出電壓也隨2而變化。輸出電壓經(jīng)過放大、檢波后由指示儀表直接顯爾出f的大小。 除此之外，交流電橋也是常用的測(cè)量電路，其原理見第三章。電感式傳感器應(yīng)用舉例 一、差動(dòng)式電感測(cè)厚儀 差動(dòng)式電感測(cè)厚儀由電橋式相敏檢波測(cè)量電路組成，如圖419所示。圖中電感人和d為電感傳感器的兩個(gè)線圈，由Lt，上：構(gòu)成橋路相鄰兩橋臂，另外兩個(gè)橋臂是cI，久。橋路對(duì)角線輸出端用四只二極管DID1和四只附加電阻R1一兄(減小溫度誤差)組成相敏整流器、電流由電流表Ay指示。R5是調(diào)零電位器、R6用來調(diào)節(jié)電流表滿刻度值。電橋電源由變壓器d供電。采用磁飽和交流穩(wěn)壓器，R1和cdc3起濾波作用。 當(dāng)電感傳感器中的銜鐵處于中間位置時(shí)、上l上：，電橋平衡。LrfyJ電流表44中無電流流過。 當(dāng)試件的厚度發(fā)生變化時(shí)Ll乒乙此時(shí)有兩種情況； (1)若Ll人不論電源電壓極性是“點(diǎn)為正6點(diǎn)為負(fù)()l”)d導(dǎo)通)；或“點(diǎn)為負(fù)、J點(diǎn)為正(D2、幾導(dǎo)通)，J點(diǎn)電位總是高于f點(diǎn)電位AJ的指針向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。 (2)若L1L：八點(diǎn)電位總是高于J點(diǎn)電位，肘的指針向另一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。 根據(jù)電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向和刻度就可以判定銜鐵的移位方向厚度發(fā)生了多大的變化。 二、渦流式傳感器應(yīng)用舉例 由式(418)等可知，電渦流傳感器的等效阻抗Z與被甜材科的電阻軍Pt導(dǎo)磁軍pf、激戰(zhàn)頻率及線圈與被測(cè)件間的距離f有關(guān)。當(dāng)P，仆確定后，z只與f有關(guān)，通過適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，可得到輸出電壓與距離?的關(guān)系，如圖420所示。在曲線中部呈線性關(guān)系一般其線性范圍為扁平線國(guó)外徑的十一十v線性誤差約為(34)公。 根據(jù)上述關(guān)系，電渦流傳感器可以測(cè)量位移。如汽輪機(jī)主軸的軸向竄動(dòng)(421(d)，金屬材料的熱膨脹系數(shù)，鋼水液位等。量程范圍可以從o一1mm到o一30mm、一舷分辨率為滿量程的o1。傳感器原理與應(yīng)用 , 第72頁(yè) 2振幅測(cè)量 為了非接觸式地測(cè)量各種振動(dòng)的振幅，如機(jī)床主軸振動(dòng)形狀的測(cè)量，可以使用多個(gè)渦流傳感器安置在被測(cè)釉附近如圖小H(6)所示再用多通道測(cè)量?jī)x或記錄器，可測(cè)出在機(jī)床主軸振動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)振動(dòng)分布形狀。 3轉(zhuǎn)速測(cè)量 在一個(gè)旋轉(zhuǎn)金屬體上一個(gè)有N個(gè)齒的齒輪，旁邊安裝電渦流傳感器(圖21(f)、當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪的齒與傳感器的距離變小，電感量變??；距離