傳感器與測試技術(shù)第六章電感式傳感器-2ppt課件

1、傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器第二篇第二篇 常用傳感器的原理及應(yīng)用常用傳感器的原理及應(yīng)用1.1.掌握三種電感式傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)性能掌握三種電感式傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)性能 2.2.掌握其測量電路掌握其測量電路3.3.了解電感式傳感器的應(yīng)用了解電感式傳感器的應(yīng)用第第6章章 電感式傳感器電感式傳感器傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器6.2 互感式電感傳感器互感式電感傳感器 互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變化?，F(xiàn)象，將被測量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變化。 由于常采用兩個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)式，故又稱差由于常采用兩個(gè)

2、次級(jí)線圈組成差動(dòng)式，故又稱差動(dòng)變壓器式傳感器。實(shí)際中多采用螺管線圈型差動(dòng)變動(dòng)變壓器式傳感器。實(shí)際中多采用螺管線圈型差動(dòng)變壓器。壓器。WW1W2x傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器1 1、工作原理、工作原理 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器 傳感器輸出電壓反映了位移的大小及方向，但因傳感器輸出電壓反映了位移的大小及方向，但因?yàn)榻涣餍盘?hào)，只有接入相應(yīng)電路相敏檢波、差動(dòng)為交流信號(hào)，只有接入相應(yīng)電路相敏檢波、差動(dòng)整流等），才能提取出這兩種信息。整流等），才能提取出這兩種信息。 傳感器輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，即銜鐵傳感器輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，即銜鐵位于中間位置時(shí)輸出不為零。因此，其后接電

3、路位于中間位置時(shí)輸出不為零。因此，其后接電路應(yīng)采用既能反映鐵芯位移大小及極性，又能補(bǔ)償應(yīng)采用既能反映鐵芯位移大小及極性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。 2 2、測量電路、測量電路 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器全波差動(dòng)整流電路及波形圖全波差動(dòng)整流電路及波形圖cdabouuu 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器差動(dòng)相敏檢波電路差動(dòng)相敏檢波電路圖中的圖中的R R用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)殘余電壓的大小。用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)殘余電壓的大小。傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器特點(diǎn)：差動(dòng)變壓器式傳感器特點(diǎn)：精度高精度高(0.1m 數(shù)量級(jí)，最高可達(dá)數(shù)量級(jí)，最

4、高可達(dá)0.01m )，高，高精度型非線性誤差可達(dá)精度型非線性誤差可達(dá)0.1% 線性范圍大可達(dá)線性范圍大可達(dá)100mm） 穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便 因包含機(jī)械結(jié)構(gòu)，頻率響應(yīng)較低，不宜測量高頻因包含機(jī)械結(jié)構(gòu)，頻率響應(yīng)較低，不宜測量高頻動(dòng)態(tài)參量。動(dòng)態(tài)參量。 廣泛應(yīng)用于直線位移，或能轉(zhuǎn)換為位移變化的壓廣泛應(yīng)用于直線位移，或能轉(zhuǎn)換為位移變化的壓力、重量等參數(shù)的測量。力、重量等參數(shù)的測量。 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器差動(dòng)變壓器位移傳感器差動(dòng)變壓器位移傳感器傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器6.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 1 1、工作原理、工作原理: :電渦

5、流效應(yīng)電渦流效應(yīng)金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體渦電流渦電流i線圈線圈渦流式電感傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類渦流式電感傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器傳感器線圈的等效阻抗傳感器線圈的等效阻抗Z Z變化：變化：),(rfxFZ若改變距離若改變距離x x，可將位移變化轉(zhuǎn)換為線圈自感變化，可將位移變化轉(zhuǎn)換為線圈自感變化，通過測量電路變?yōu)殡妷狠敵觯蝗敉ㄟ^測量電路變?yōu)殡妷狠敵?；?)()改動(dòng)，可進(jìn)行改動(dòng)，可進(jìn)行探傷或材質(zhì)鑒別等。探傷或材質(zhì)鑒別等。傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器高頻反射式電渦流式傳感器：高頻反射式電渦流式傳感器： 高頻高頻(lMHz)(lMHz)

6、激勵(lì)電流激勵(lì)電流高頻反射式渦流傳高頻反射式渦流傳感器多用于位移及感器多用于位移及與位移相關(guān)的厚度、與位移相關(guān)的厚度、振動(dòng)等測量。振動(dòng)等測量。傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器低頻透射式電渦流式傳感器：低頻透射式電渦流式傳感器： 低頻透射式渦流傳低頻透射式渦流傳感器多用于測定材感器多用于測定材料厚度。料厚度。音頻音頻( (20kHz)20kHz)激勵(lì)電流激勵(lì)電流傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器原理簡化模型：線圈與被測導(dǎo)體等效為相互耦合的原理簡化模型：線圈與被測導(dǎo)體等效為相互耦合的兩個(gè)線圈。兩個(gè)線圈。電渦流式傳感器的基本特性：電渦流式傳感器的基本特性： 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器u

7、基本特性基本特性u渦流形成范圍渦流形成范圍:徑向?yàn)榫€圈外徑的徑向?yàn)榫€圈外徑的1.82.5倍，且倍，且分布不均勻；渦流貫穿深度有限，深度一般可用分布不均勻；渦流貫穿深度有限，深度一般可用經(jīng)驗(yàn)公式求得經(jīng)驗(yàn)公式求得渦流強(qiáng)度與渦流強(qiáng)度與x x的關(guān)系：非線性特性，的關(guān)系：非線性特性， x/R x/R1 1可可改善線性，提高靈敏度。改善線性，提高靈敏度。fkh 一般要求，被測金屬的最小尺寸大于傳感器線圈直徑的一般要求，被測金屬的最小尺寸大于傳感器線圈直徑的2倍；倍；被測物為圓柱體時(shí)，其直徑要求大于線圈直徑的被測物為圓柱體時(shí)，其直徑要求大于線圈直徑的3.5倍。倍。傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器2 2、

8、測量電路：諧振電路、測量電路：諧振電路 傳感器線圈傳感器線圈L L與電容與電容C C 共同組成并聯(lián)諧振回路，諧共同組成并聯(lián)諧振回路，諧振頻率為：振頻率為：LCf21線圈等效電感改變，必然導(dǎo)致回路阻抗或諧振頻率變線圈等效電感改變，必然導(dǎo)致回路阻抗或諧振頻率變化，從而可間接測量被測參數(shù)，對應(yīng)測量電路：化，從而可間接測量被測參數(shù)，對應(yīng)測量電路：調(diào)幅電路調(diào)幅電路調(diào)頻電路調(diào)頻電路傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器調(diào)幅電路調(diào)幅電路傳感器由振蕩器提供高頻電源，當(dāng)傳感器諧振頻率傳感器由振蕩器提供高頻電源，當(dāng)傳感器諧振頻率與電源頻率相同時(shí)，輸出電壓與電源頻率相同時(shí)，輸出電壓u u最大。最大。 傳感器與測試技術(shù)

9、第6章 電感式傳感器測量時(shí)，傳感器等效電感隨測量時(shí)，傳感器等效電感隨x x而改變，而改變，LCLC回路失諧，回路失諧，輸出信號(hào)頻率雖仍為電源頻率，但幅值隨輸出信號(hào)頻率雖仍為電源頻率，但幅值隨x x變化，即變化，即x x對輸出信號(hào)存在調(diào)幅作用。對輸出信號(hào)存在調(diào)幅作用。傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器調(diào)頻電路調(diào)頻電路 以以LCLC振蕩回路的諧振頻率作為輸出量。振蕩回路的諧振頻率作為輸出量。 鑒頻器：將調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。鑒頻器：將調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器電渦流式傳感器的特點(diǎn)電渦流式傳感器的特點(diǎn) 非接觸測量，抗干擾能力強(qiáng) 靈敏度高 分辨力高，位移檢測范圍：1mm10mm， 最高分辨率可達(dá)0.1%。 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不受油液等介質(zhì)影響 傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器6.4 電感式傳感器的應(yīng)用電感式傳感器的應(yīng)用 電感式接近傳感器接近開關(guān)）電感式接近傳感器接近開關(guān)）傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器 互感式傳感器測量板材厚度互感式傳感器測量板材厚度傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器電渦流傳感器電渦流傳感器傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器電渦流式傳感器典型應(yīng)用電渦流式傳感器典型應(yīng)用傳感器與測試技術(shù)第6章 電感式傳感器無損探傷無損探傷