傳感器原理及應用-第4章課件

1、泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用 第4章 電感式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用 第4章 電感式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用 第4章 電感式傳感器 4.1 變磁阻式電感傳感器變磁阻式電感傳感器4.2 差動變壓器式電感傳感器差動變壓器式電感傳感器4.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器4.4 電感式傳感器的應用電感式傳感器的應用泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、變磁

2、阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理二、變磁阻式傳感器基本類型二、變磁阻式傳感器基本類型三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性五、差動式自感傳感器五、差動式自感傳感器六、自感式傳感器的等效電路六、自感式傳感器的等效電路七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用變磁阻式傳感器即自感式電感傳感器：變磁阻式傳感器即自感式電感傳感器：利用線圈自感量的變化來實現(xiàn)測量的。利用線圈自感量的變化來實現(xiàn)

3、測量的。傳感器結(jié)構(gòu)：傳感器結(jié)構(gòu)：線圈、鐵芯和銜鐵三部線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。分組成。一、變磁阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理4.1 變磁阻式電感傳感器線圈中電感量：線圈中電感量：MRININL線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵工作原理：工作原理：鐵芯和銜鐵由導磁材料如鐵芯和銜鐵由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為有氣隙，氣隙厚度為，傳感器的運動部分，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當被測量變化時，使銜鐵產(chǎn)生與銜鐵相連。當被測量變化時，使銜鐵產(chǎn)生位移，引起磁路中磁阻變化，從而導致電感位移，引起磁路中磁阻變化，從而導致電感線圈

4、的電感量變化。線圈的電感量變化。因此只要能測出這種電感量的變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定就能確定銜鐵位移量的大小和方向銜鐵位移量的大小和方向。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、變磁阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理4.1 變磁阻式電感傳感器MRININLRRF2202ANRNLAR02222111AlAlRFRRRFMARRm02線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵l1l2泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、變磁阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理二、變磁阻式傳感

5、器基本類型二、變磁阻式傳感器基本類型三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性五、差動式自感傳感器五、差動式自感傳感器六、自感式傳感器的等效電路六、自感式傳感器的等效電路七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用變磁阻式傳感器即自感式電感傳感器變磁阻式傳感器即自感式電感傳感器的基本類型：的基本類型：二、變磁阻式傳感器基本類型二、變磁阻式傳感器基本類型4.1 變磁阻式電感傳感器線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜

6、鐵（1 1）變氣隙厚度式）變氣隙厚度式（2 2）變氣隙面積式）變氣隙面積式變截面式和螺管式變截面式和螺管式線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵銜鐵移動方向銜鐵移動方向泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、變磁阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理二、變磁阻式傳感器基本類型二、變磁阻式傳感器基本類型三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性五、差動式自感傳感器五、差動式自感傳感器六、自感式傳感器的等效電路六、自感式傳感器的等效電路七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的

7、測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性4.1 變磁阻式電感傳感器氣隙截面面積氣隙截面面積A A0 0時自感系數(shù)時自感系數(shù)20020ANL 當傳感器截面增加當傳感器截面增加A時，則輸出時，則輸出電感為電感為2)(0020AANLLL線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵銜鐵移動方向銜鐵移動方向202ANL00AALL因此，輸出電感的變化與截面面積因此，輸出電感的變化與截面面積的變化成線性關系。的變化成線性關系。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器

8、原理及應用傳感器原理及應用三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性4.1 變磁阻式電感傳感器當傳感器截面減小當傳感器截面減小A時，同理有時，同理有線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵銜鐵移動方向銜鐵移動方向0001/AALLK00AALL輸出電感靈敏度與初始截面面積的輸出電感靈敏度與初始截面面積的成反比關系。成反比關系。00AALL因此既可確定銜鐵位移量的大小又因此既可確定銜鐵位移量的大小又可確定方向。可確定方向。輸出電感靈敏度輸出電感靈敏度泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、變截面式自感傳感器的輸出特性三、變截面式自感傳感器的輸出

9、特性4.1 變磁阻式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、變磁阻式傳感器工作原理一、變磁阻式傳感器工作原理二、變磁阻式傳感器基本類型二、變磁阻式傳感器基本類型三、變截面式自感傳感器輸出特性三、變截面式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性五、差動式自感傳感器五、差動式自感傳感器六、自感式傳感器的等效電路六、自感式傳感器的等效電路七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用四、

10、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性4.1 變磁阻式電感傳感器線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵氣隙厚度氣隙厚度0 0時自感系數(shù)時自感系數(shù)00220ANL 當銜鐵上移當銜鐵上移時，傳感時，傳感器氣隙減小器氣隙減小，即，即=0-， 則輸出電感為則輸出電感為0000201)(2LANLLL泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用四、變間隙式自感傳感器輸出特性四、變間隙式自感傳感器輸出特性4.1 變磁阻式電感傳感器線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵當當/0R，則有，則有Z1+Z2j(L1+L2)電感式傳感器的測量電路：電感式傳感器的測量電路：交流電橋、變

11、壓器式交流電橋以及交流電橋、變壓器式交流電橋以及諧振式等。諧振式等。 1 1、交流電橋式測量電路、交流電橋式測量電路泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用電橋輸出電壓為電橋輸出電壓為七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器線性處理后電橋輸出電壓為線性處理后電橋輸出電壓為1 1、交流電橋式測量電路、交流電橋式測量電路)()(21LLURZZZRUo差動式傳感器的電感靈敏度差動式傳感器的電感靈敏度K0為為0002/LLK 變間隙差動式電感傳感器的靈敏變間隙差動式電感傳感器的靈敏度是單線圈式的兩倍。度是單線圈式的兩

12、倍。 差動式的線性度明顯改善。差動式的線性度明顯改善。 002LUo輸出電壓與輸出電壓與成正比。成正比。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用曲線曲線1、2為兩線圈各自電感特性；為兩線圈各自電感特性；曲線曲線3為兩線圈差接時的電感特性；為兩線圈差接時的電感特性；曲線曲線4為差接后電橋輸出電壓與銜鐵為差接后電橋輸出電壓與銜鐵位移的特性曲線。位移的特性曲線。七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器1 1、交流電橋式測量電路、交流電橋式測量電路U0L/mH/mmL043211234-電橋輸出特性：電橋輸出特性：電橋

13、輸出電壓大小與銜鐵位移量電橋輸出電壓大小與銜鐵位移量有關，相位與銜鐵移動方向有關。有關，相位與銜鐵移動方向有關。若設銜鐵向上移動若設銜鐵向上移動為負，則為負，則U0為為負；銜鐵向下移動負；銜鐵向下移動為正，則為正，則U0為正，為正，相位差相位差180。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用變壓器式交流電橋測量電路，電橋變壓器式交流電橋測量電路，電橋兩橋臂分別為傳感器兩線圈的阻抗，另兩橋臂分別為傳感器兩線圈的阻抗，另外兩橋臂分別為電源變壓器的兩次級線外兩橋臂分別為電源變壓器的兩次級線圈，其阻抗為次級線圈總阻抗的一半。圈，其阻抗為次級線圈總阻抗的一半

14、。七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器2 2、變壓器式交流電橋、變壓器式交流電橋測量時被測件與傳感器測量時被測件與傳感器銜鐵相連，當銜鐵處于中間銜鐵相連，當銜鐵處于中間位置，即位置，即Z1=Z2=Z時電橋輸時電橋輸出電壓為零，電橋平衡。出電壓為零，電橋平衡。 Z1Z2IABCD0U2U2UoU2212112212UZZZZUUZZZUUUBAo當負載阻抗為無窮大時，橋路輸出當負載阻抗為無窮大時，橋路輸出電壓為電壓為 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用當傳感器銜鐵上移時，當傳感器銜鐵上移時，Z1=Z+Z

15、，Z2=Z-Z，若線圈的，若線圈的Q值很高，損耗電值很高，損耗電阻可忽略，則阻可忽略，則橋路輸出電壓為橋路輸出電壓為 七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器2 2、變壓器式交流電橋、變壓器式交流電橋當銜鐵上下移動相同距當銜鐵上下移動相同距離時，電橋輸出電壓大小相離時，電橋輸出電壓大小相等而相位相反。要判斷銜鐵等而相位相反。要判斷銜鐵方向需要經(jīng)過相敏檢波電路方向需要經(jīng)過相敏檢波電路的處理。的處理。 Z1Z2IABCD0U2U2UoU2222112ULLUZZUZZZZUo2222112ULLUZZUZZZZUo當傳感器銜鐵下移時，當傳感器銜鐵下移時，Z1=

16、Z-Z，Z2=Z+Z，橋路輸出電壓為橋路輸出電壓為 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器2 2、變壓器式交流電橋、變壓器式交流電橋泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用 銜鐵中間位置銜鐵中間位置七、自感式傳感器的測量電路七、自感式傳感器的測量電路4.1 變磁阻式電感傳感器3 3、相敏檢波測量電路、相敏檢波測量電路1L2LEFJKGH21LL HGUU 銜鐵上移銜鐵上移L1增大，自感電動勢增加；增大，自感電動勢增加；L2減

17、小，自感電動勢減少。減小，自感電動勢減少。 正半周正半周E點電勢高，點電勢高，F(xiàn)點低點低通路通路EJGF，UG降低降低通路通路EKHF，UH升高升高HGUU 負半周負半周F點電勢高，點電勢高，E點低點低通路通路EJHF，UG降低降低通路通路EKGF，UH升高升高HGUU 結(jié)論：結(jié)論：無論是正半周還是負半周，無論是正半周還是負半周，銜鐵上移時銜鐵上移時UGUH。銜鐵下移時，銜鐵下移時，UGUH;銜鐵上移時，銜鐵上移時，UGU68，U20；銜鐵下移時，銜鐵下移時，U24U68，U20 。U2的正負表示銜鐵位移方向的正負表示銜鐵位移方向;U2的大小表示銜鐵位移大小。的大小表示銜鐵位移大小。 6824

18、2UUU差動整流電路具有結(jié)構(gòu)簡單差動整流電路具有結(jié)構(gòu)簡單, 不需要考慮相位調(diào)整和零點殘余不需要考慮相位調(diào)整和零點殘余電壓的影響電壓的影響, 分布電容影響小和便于遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點，因而獲分布電容影響小和便于遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點，因而獲得廣泛應用。得廣泛應用。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、螺線管式差動變壓器一、螺線管式差動變壓器二、變隙式差動變壓器二、變隙式差動變壓器三、差動變壓器式傳感器測量電路三、差動變壓器式傳感器測量電路4.2 差動變壓器式電感傳感器泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用

19、第4章 電感式傳感器 4.1 變磁阻式電感傳感器變磁阻式電感傳感器4.2 差動變壓器式電感傳感器差動變壓器式電感傳感器4.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器4.4 電感式傳感器的應用電感式傳感器的應用泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型四、電渦流式傳感器測量電路四、電渦流式傳感器測量電路4.3 電渦流式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應

20、用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理渦流式傳感器的基本原理：渦流式傳感器的基本原理：利用金屬利用金屬導體在交流磁場中的電渦流效應。導體在交流磁場中的電渦流效應。電渦流：電渦流：若一金屬板置于一只線圈的附近，當若一金屬板置于一只線圈的附近，當線圈輸入一交變電流線圈輸入一交變電流 時，便產(chǎn)生交變磁時，便產(chǎn)生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會產(chǎn)生感應通量，金屬板在此交變磁場中會產(chǎn)生感應電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱之為電渦流或渦流。之為電渦流或渦流。若固定某些參數(shù)，就若固定某些參數(shù)，就可根據(jù)渦流的變化測量另可根據(jù)渦流的變化測量另一個參數(shù)。一

21、個參數(shù)。4.3 電渦流式傳感器 渦流的大小與金屬板的電阻率渦流的大小與金屬板的電阻率、磁、磁導率導率、厚度、厚度h、金屬板與線圈的距離、金屬板與線圈的距離、激勵電流角頻率激勵電流角頻率等參數(shù)有關。等參數(shù)有關。激勵激勵線圈線圈金屬金屬導體導體泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型四、電渦流式傳感器測量電路四、電渦流式傳感器測量電路4.3 電渦流式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制

22、作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性被測導體上形成的電渦流等效成一被測導體上形成的電渦流等效成一個短路環(huán)中的電流，短路環(huán)可認為是一個短路環(huán)中的電流，短路環(huán)可認為是一匝短路線圈，電阻為匝短路線圈，電阻為R2、電感為、電感為L2。線圈與被測導體等效為兩個相互耦線圈與被測導體等效為兩個相互耦合的線圈。線圈與導體間存在一個互感合的線圈。線圈與導體間存在一個互感M，隨線圈與導體間距的減小而增大。，隨線圈與導體間距的減小而增大。電渦流式傳感器等效電路電渦流式傳感器等效電路4.3 電渦流式傳感器 根據(jù)基爾霍夫第二定律，有根據(jù)基爾霍夫第二定律，有1

23、1、等效電路、等效電路12222121111IMjILjIRUIMjILjIR泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性解方程得等效阻抗的表達式為解方程得等效阻抗的表達式為線圈受電渦流影響后線圈受電渦流影響后的等效電感的等效電感 4.3 電渦流式傳感器 線圈受電渦流影響后的等效電阻線圈受電渦流影響后的等效電阻 2 2、等效阻抗與品質(zhì)因數(shù)、等效阻抗與品質(zhì)因數(shù)222222221RLRMRReqeqeqLjRLLRMLjRLRMRIUZ22222222122222222111222222221LLRMLL

24、eq線圈等效品質(zhì)因數(shù)線圈等效品質(zhì)因數(shù) 222212222212011)()(LMRRLMLLQZReZImQ特性參數(shù)影響因素：特性參數(shù)影響因素： Q： L2, R2, L1, R1, , MReq、Leq、Q是是M2的函數(shù)的函數(shù)泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型四、電渦流式傳感器測量電路四、電渦流式傳感器測量電路4.3 電渦流式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作

25、傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、電渦流式傳感器的基本類型三、電渦流式傳感器的基本類型電渦流式傳感器可分為電渦流式傳感器可分為高頻反射高頻反射式式和和低頻透射式低頻透射式兩類。兩類。4.3 電渦流式傳感器 高頻信號激勵傳感器線圈產(chǎn)生高高頻信號激勵傳感器線圈產(chǎn)生高頻交變磁場，當被測導體靠近線圈時，頻交變磁場，當被測導體靠近線圈時，產(chǎn)生電渦流，而電渦流又產(chǎn)生一交變產(chǎn)生電渦流，而電渦流又產(chǎn)生一交變磁場阻礙外磁場的變化。磁場阻礙外磁場的變化。1 1、高頻反射式、高頻反射式從能量角度分析，被測導體內(nèi)存從能量角度分析，被測導體內(nèi)存在著電渦流損耗，使傳感器的在著電渦流損耗，使傳感器的Q值和值和等效阻抗等效

26、阻抗Z降低。當被測體與傳感器降低。當被測體與傳感器間距離改變時，傳感器的間距離改變時，傳感器的Q和和Z、電感、電感L均發(fā)生變化，位移量轉(zhuǎn)換成電量。均發(fā)生變化，位移量轉(zhuǎn)換成電量。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型4.3 電渦流式傳感器 發(fā)射線圈和接收線圈置于被測金發(fā)射線圈和接收線圈置于被測金屬板上下方。當?shù)皖l電壓加到線圈屬板上下方。當?shù)皖l電壓加到線圈1的的兩端后，產(chǎn)生磁場線的一部分透過金兩端后，產(chǎn)生磁場線的一部分透過金屬板，使線圈屬板，使線圈2產(chǎn)生感應電動勢。但渦產(chǎn)生感應電動勢。但渦流消耗部分

27、磁場能量，使感應電動勢流消耗部分磁場能量，使感應電動勢減少，當金屬板越厚時，損耗的能量減少，當金屬板越厚時，損耗的能量越大，輸出電動勢越小。越大，輸出電動勢越小。2 2、低頻透射式、低頻透射式電動勢的大小與金屬板的厚度及電動勢的大小與金屬板的厚度及材料的性質(zhì)有關。電動勢隨材料厚度材料的性質(zhì)有關。電動勢隨材料厚度的增加按負指數(shù)規(guī)律減少。若金屬板的增加按負指數(shù)規(guī)律減少。若金屬板材料的性質(zhì)一定，即可測厚度。材料的性質(zhì)一定，即可測厚度。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理二、電渦流式傳感器輸出特性二、

28、電渦流式傳感器輸出特性三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型四、電渦流式傳感器測量電路四、電渦流式傳感器測量電路4.3 電渦流式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、電渦流式傳感器測量電路三、電渦流式傳感器測量電路1 1、調(diào)頻式電路、調(diào)頻式電路 電渦流傳感器的測量電路主要有調(diào)電渦流傳感器的測量電路主要有調(diào)頻式、頻式、 調(diào)幅式電路和交流電橋等。調(diào)幅式電路和交流電橋等。 )()(0 xUfxLx傳感器線圈接入振蕩回路，當傳感傳感器線圈接入振蕩回路，當傳感器與被測導體距離改變時，在渦流影響器與被測導體距離改變時，在渦流影響下，

29、傳感器的電感變化，導致振蕩頻率下，傳感器的電感變化，導致振蕩頻率的變化。的變化。4.3 電渦流式傳感器 頻率變化是距離的函數(shù)，頻率可由頻率變化是距離的函數(shù)，頻率可由數(shù)字頻率計直接測量，或通過頻率數(shù)字頻率計直接測量，或通過頻率電壓電壓變換，用電壓表測量對應的電壓。變換，用電壓表測量對應的電壓。 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用三、電渦流式傳感器測量電路三、電渦流式傳感器測量電路2 2、調(diào)幅式電路、調(diào)幅式電路 )(ZfiUoo傳感器線圈傳感器線圈L、電、電容器容器C和石英晶體組成和石英晶體組成石英晶體振蕩電路。石英晶體振蕩電路。當金屬導體遠離傳

30、感器線圈時，諧振回路當金屬導體遠離傳感器線圈時，諧振回路諧振頻率諧振頻率fo，回路呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路，回路呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路上的輸出電壓也最大；當金屬導體靠近時，線上的輸出電壓也最大；當金屬導體靠近時，線圈的等效電感圈的等效電感L發(fā)生變化，導致回路失諧，輸發(fā)生變化，導致回路失諧，輸出電壓降低，出電壓降低，L的數(shù)值隨距離的變化而變化。的數(shù)值隨距離的變化而變化。因此，輸出電壓也隨而變化。因此，輸出電壓也隨而變化。4.3 電渦流式傳感器 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器起恒流源的作用，給起恒流源的作用，給諧振回路提供一個頻諧振回路提供一個頻率率f0穩(wěn)定的激勵電流穩(wěn)定的激勵電流io，LC回路的

31、阻抗為回路的阻抗為Z時時輸出電壓輸出電壓泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器基本原理一、電渦流式傳感器基本原理二、電渦流式傳感器輸出特性二、電渦流式傳感器輸出特性三、電渦流式傳感器基本類型三、電渦流式傳感器基本類型四、電渦流式傳感器測量電路四、電渦流式傳感器測量電路4.3 電渦流式傳感器 泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用 第4章 電感式傳感器 4.1 變磁阻式電感傳感器變磁阻式電感傳感器4.2 差動變壓器式電感傳感器差動變壓器式電感傳感器4.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器

32、4.4 電感式傳感器的應用電感式傳感器的應用泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用載有交變電流的線圈產(chǎn)載有交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場生交變磁場Hp，金屬物平，金屬物平面感應出電渦流，產(chǎn)生交面感應出電渦流，產(chǎn)生交變渦流磁場變渦流磁場Hs ，均在檢測，均在檢測線圈（反向差動線圈）中線圈（反向差動線圈）中產(chǎn)生感應電動勢。產(chǎn)生感應電動勢。一、電渦流式傳感器應用一、電渦流式傳感器應用4.4 電感式傳感器的應用1 1、無損金屬材料探傷、無損金屬材料探傷金屬物交流電流激勵線圈檢測線圈pH交變磁通sH 被測金屬物上無缺陷被測金屬物上無缺陷穿過檢測線圈的兩個線穿過

33、檢測線圈的兩個線圈的磁通量相等，感應電圈的磁通量相等，感應電勢相互抵消，輸出為零。勢相互抵消，輸出為零。泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器應用一、電渦流式傳感器應用4.4 電感式傳感器的應用1 1、無損金屬材料探傷、無損金屬材料探傷 被測金屬物上有缺陷被測金屬物上有缺陷穿過兩個檢測線圈的磁穿過兩個檢測線圈的磁通量不相等，檢測線圈輸通量不相等，檢測線圈輸出感應電勢不為零。出感應電勢不為零。金屬物交流電流激勵線圈檢測線圈pH交變磁通sH裂紋裂紋信號干擾信號裂紋信號泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及

34、應用傳感器原理及應用量量 程：程：0 30mm分辨率：分辨率：0.1%一、電渦流式傳感器應用一、電渦流式傳感器應用4.4 電感式傳感器的應用2 2、測量位移、測量位移液位監(jiān)控系統(tǒng)液位監(jiān)控系統(tǒng)3 3、測量位移、測量位移汽輪機主軸的軸向竄動汽輪機主軸的軸向竄動泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用薄膜厚度：薄膜厚度：d=X0-X等效電感：等效電感：L=L0-L一、電渦流式傳感器應用一、電渦流式傳感器應用4.4 電感式傳感器的應用4 4、測量轉(zhuǎn)速、測量轉(zhuǎn)速5 5、測量薄膜厚度、測量薄膜厚度fmin)/(60rNfn齒輪齒齒輪齒數(shù)數(shù)泰州職業(yè)技術學院泰州職業(yè)技術學院 李羊林制作李羊林制作傳感器原理及應用傳感器原理及應用一、電渦流式傳感器應