電感式壓力傳感器設(shè)計

1、機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)題目：電感式壓力傳感器設(shè)計班 級 13 機械自動化1班學(xué) 號姓 名指導(dǎo)教師紅星成 績目錄一、 概述21.1、相關(guān)背景和應(yīng)用簡介 2二、設(shè)計容31. 主要參數(shù)32. 選用的元件和工作原理 33. 測量方法54. 夕卜觀設(shè)計6課程設(shè)計小結(jié)7參考文獻7、概述1.相關(guān)背景和應(yīng)用簡介壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、 航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)， 而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物

2、理量如位移， 壓力，流 量，振動等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化， 再由電路轉(zhuǎn)換 為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。本次課程設(shè)計的電感式壓力傳感器為自感型， 是由于磁性材料和 磁導(dǎo)率不同，當(dāng)壓力作用于膜片時，氣隙大小發(fā)生改變，氣隙的改變 影響線圈電感的變化，處理電路可以把這個電感的變化轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的 信號輸出，從而達(dá)到測量壓力的目的。電感式壓力傳感器的優(yōu)點在于 靈敏度高、測量圍大；缺點就是不能應(yīng)用于高頻動態(tài)環(huán)境。本次課程 設(shè)計由于所學(xué)知識的欠缺，只說明電感式壓力傳感器的主要參數(shù)、 選 用的原件和工作原理、測量方法和外觀設(shè)計。二、設(shè)計容1. 主要參數(shù)量程:0100KG.綜合精

3、度：0.5% (線性、滯后、重復(fù)性).靈敏度：工作環(huán)境溫度：一1OC50C.適用對象：電子稱，平臺秤。外殼材質(zhì)：合金鋼。特殊要求：不得用于高頻動態(tài)環(huán)境。2. 選用的元件和工作原理選用的元件：線圈，鐵心，銜鐵，連接導(dǎo)線，合金鋼外殼。工作原理：3_/(a)1-線圈2-鐵心3-銜鐵(a) 可變磁阻結(jié)構(gòu)(b) 特性曲線可變磁阻式電感傳感器結(jié)構(gòu)原理圖如上圖所示。它由鐵圈、鐵心和銜鐵組成，在鐵心與鐵心之間有空隙3。由電工學(xué)得知，線圈自感量L為：LN 2R M式中N線圈匝數(shù);Rm-磁路總磁數(shù)。如果空氣氣隙3較小，而且不考慮磁路的鐵損時，貝卩總磁阻Rm28iAUoA)式中I-鐵心導(dǎo)磁長度；-鐵心磁導(dǎo)率A-鐵心

4、磁導(dǎo)截面積3 -氣隙長度卩o-空氣磁導(dǎo)率，卩o=4 n x10-7H/m;Ao-空氣氣隙導(dǎo)磁截面積（m）因為鐵心磁阻與空氣氣隙的磁阻相對很小，計算時可以忽略，故代入LAoN2 oAo2上式表面，自感L與氣隙3成反比，而與氣隙導(dǎo)磁截面積Ao成正比當(dāng)固定Ao,變化3時，L與3呈非線性關(guān)系（見圖b）,此時傳感器的N2 oAo靈敏度S靈敏度S與氣隙長度的平方成反比，3愈小，靈敏度愈高。由于 S不是常數(shù)，故會出現(xiàn)非線性誤差。為了減少這一誤差，通常規(guī)定在 較小間隙變化圍工作。設(shè)間隙變化圍為（30，5 0 + AS）O 一般實際應(yīng)用中，取/ 3 o 0.1。這種傳感器適用于較小位移的檢測，一 般約為0.00

5、11mm電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電 路。它的工作原理是由于磁性材料和磁導(dǎo)率不同，當(dāng)壓力作用于銜鐵時，氣隙大小發(fā)生改變，氣隙的改變影響線圈電感的變化，放大電路 處理后可以把這個電感的變化轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的信號輸出，從而達(dá)到測量壓力的目的。3.測量方法電感傳感器由線圈（1）、鐵芯（2）和銜鐵（3）三部分組成。鐵芯和 銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或 坡莫合金制成，在鐵芯和銜 鐵之間有氣隙，氣隙厚度為 3,傳感器的運動部分與銜 鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時，氣 隙厚度3發(fā)生改變，引起磁 路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電 感線圈的電感值變化，因此 只要能測出這種電感量的變 化，就能確定銜鐵位移量的大小

6、和方向。當(dāng)測量壓力時，將銜鐵和合金鋼連在一起，由于合金鋼 在受到外力F時，會產(chǎn)生微小的彎曲變形，我們使合金鋼的彎曲變形 圍控制在0.0011m（即控制合金鋼形變圍在電感傳感器的位移圍）， 根據(jù)外力與合金鋼彎曲形變之間的關(guān)系，我們得出外力與銜鐵位移之 間的關(guān)系式，從而得出對應(yīng)的關(guān)系曲線，這樣每一個外力都對應(yīng)著線圈的電壓，達(dá)到電感式傳感器測壓力的目的。4.外觀設(shè)計心跡/課程設(shè)計小結(jié)本次的電感式壓力傳感器設(shè)計是在學(xué)習(xí)了一學(xué)期的機械工程測 試技術(shù)基礎(chǔ)的總結(jié)，在設(shè)計過程中不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作 的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計中， 我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。在本次設(shè)計中，明顯感覺到僅僅依靠課 本的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要自己去查詢相關(guān)資料，試著自己去總結(jié)， 這些經(jīng)歷對現(xiàn)階段來說非常寶貴， 真的是受益匪淺。要面對社會的挑 戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐，這對于我們的將來也 有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有 趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我 們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟