第六章電感傳感器

1、第六章第六章 電感傳感器電感傳感器2.1 概述一、簡(jiǎn)單自感傳感器一、簡(jiǎn)單自感傳感器 工作原理工作原理1 1、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)： 由線圈、鐵心由線圈、鐵心和銜鐵組成。和銜鐵組成。2.2 自感傳感器線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵tILeILINILttNNeeteLLLL2 2、線圈自感電動(dòng)勢(shì)：、線圈自感電動(dòng)勢(shì)：3 3、線圈自感、線圈自感L L：p164p164sNLsNsNRNINILRNIssslRslRmmniiiimniiiinimi22222020202200111一般導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙一般導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙的磁阻相比很小，可忽略。的磁阻相比很小，可忽略?？諝庀断鄬?duì)截面積空氣隙相對(duì)截面積空氣隙

2、空氣隙厚度厚度磁路歐姆定律磁路歐姆定律可變磁阻式自感型自感型-可變磁阻式位移傳感器可變磁阻式位移傳感器202SwL (a)(b)(c)(d)（a）可變導(dǎo)磁面積型；（可變導(dǎo)磁面積型；（b）差動(dòng)型；（差動(dòng)型；（c）單螺管線圈型；（單螺管線圈型；（d）雙螺管線圈差動(dòng)雙螺管線圈差動(dòng)變變S S型：線性，靈敏度低，行程較長(zhǎng)型：線性，靈敏度低，行程較長(zhǎng)變氣隙型：線性較差，靈敏度較高，行程短變氣隙型：線性較差，靈敏度較高，行程短202SwL 螺管式：螺管式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈敏度較低靈敏度較低行程長(zhǎng)行程長(zhǎng)三、差動(dòng)自感傳感器三、差動(dòng)自感傳感器1 1、組成：由兩個(gè)具有公共銜鐵的完全相、組成：由兩個(gè)具有公共銜鐵的完

3、全相 同的自感傳感器組成，銜鐵處同的自感傳感器組成，銜鐵處 于中間位置時(shí)，于中間位置時(shí)，U U0 0=0=02 2、特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度提高一、特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度提高一 倍，線性好，精度及特性變好倍，線性好，精度及特性變好 ，電磁吸力對(duì)測(cè)量力的影響相，電磁吸力對(duì)測(cè)量力的影響相 互抵消?；サ窒?。四、測(cè)量電路四、測(cè)量電路（LI/VLI/V 的幅值、頻率、相位的變化）的幅值、頻率、相位的變化） 基本測(cè)量電路通常都采用交流橋路基本測(cè)量電路通常都采用交流橋路000002110222LLULjrLjUZZUURRRUZZZUZ Z1 1 =Z+Z=Z+ZZ Z2 2 =Z-Z=Z-ZUU0U

4、0四、測(cè)量電路四、測(cè)量電路 基本測(cè)量電路通常基本測(cè)量電路通常都采用交流橋路都采用交流橋路四、測(cè)量電路四、測(cè)量電路 基本測(cè)量電路通常都采用交流橋路基本測(cè)量電路通常都采用交流橋路00211022221LLULjrLjUZZUUUZZZUUUBA如銜鐵上移：如銜鐵上移：1 1LL1 1 Z Z1 1 =Z+Z=Z+Z2 2LL2 2 Z Z2 2 =Z-Z=Z-Z2 2、變壓器電橋、變壓器電橋2020)(2LrLU2020)(2LrLU如銜鐵下移：如銜鐵下移：Z Z1 1 =Z-Z Z=Z-Z Z2 2 =Z+Z =Z+Z 相差相差1801800 0變壓器電橋簡(jiǎn)單，輸出阻抗小，應(yīng)用廣泛。變壓器電橋簡(jiǎn)

5、單，輸出阻抗小，應(yīng)用廣泛。Z1Z2IABCD2U2U0U結(jié)論：結(jié)論：輸出輸出U U0 0的大小與位移的大小相關(guān)；的大小與位移的大小相關(guān)； 輸出輸出U U0 0的方向與位移方向相關(guān)，可相差的方向與位移方向相關(guān)，可相差1801800 0 但交流表只能反映輸入的大小，無(wú)法辯向。但交流表只能反映輸入的大小，無(wú)法辯向。 殘余電壓是由于結(jié)構(gòu)上不對(duì)稱(chēng)及勵(lì)磁電壓中有高次殘余電壓是由于結(jié)構(gòu)上不對(duì)稱(chēng)及勵(lì)磁電壓中有高次諧波等原因造成諧波等原因造成。3 3、相敏整流電路：既反映輸入的大小，又能辯向、相敏整流電路：既反映輸入的大小，又能辯向P167例子：P168一、概念：一、概念： 差動(dòng)變壓器是互感傳感器，是把被測(cè)差動(dòng)

6、變壓器是互感傳感器，是把被測(cè)位轉(zhuǎn)換為傳感器線圈的互感的變化量，位轉(zhuǎn)換為傳感器線圈的互感的變化量，由于常做成差動(dòng)的，故稱(chēng)差動(dòng)變壓器。由于常做成差動(dòng)的，故稱(chēng)差動(dòng)變壓器。二、工作原理二、工作原理 主要由一個(gè)線框和一個(gè)鐵心組成。一主要由一個(gè)線框和一個(gè)鐵心組成。一次線圈一組，二次線圈兩組。次線圈一組，二次線圈兩組。2.3 差動(dòng)變壓器Esx-x123(b)螺管型螺管型41243(a)氣隙型氣隙型e21e22差動(dòng)變壓器輸出差動(dòng)變壓器輸出電勢(shì)電勢(shì)與銜鐵與銜鐵位移位移x x的關(guān)系。其的關(guān)系。其中中x x表示銜鐵偏離表示銜鐵偏離中心位置的距離。中心位置的距離。 0 x 空載時(shí)的等效電路空載時(shí)的等效電路 12121

7、212111212121111)()()(ULRMMULjRUMMjEEULjRUI222111IMjEIMjE222212212122212121)()(LLRRZLjLjRRZ121212)(2ULRMU121212)(2ULRMU02222121111ILjIRIMjEIMjILjIR222212122221222222222222222111LRIMRjILMLjRIMjIZELRLMLjLRRMREISSLjRLRLMLjLRRMRZ22222221222222212122222221S2122222221SLLLLRMLLRRRLRMRR ),(xfZ)(xfZ 震震蕩蕩器器 f

8、計(jì)計(jì) f-V 電壓表電壓表 f xCxLf)(21 U0 石英石英震蕩器震蕩器 放大放大 檢波檢波 指示指示 x六、低頻透射渦流傳感器六、低頻透射渦流傳感器f3f2f1f2f3f1dd 為非接觸測(cè)量；線性度好為非接觸測(cè)量；線性度好, ,分辨率好分辨率好; ; 大量程大量程, ,重重0.010.01 m m-40mm;-40mm;體積小體積小, ,重量輕重量輕, ,驅(qū)動(dòng)功率小驅(qū)動(dòng)功率小; ; 靈敏度好靈敏度好,0.1-1V/mm.,0.1-1V/mm.利用：利用：x 可測(cè)位移，派生量為厚度，震幅，轉(zhuǎn)速，熱膨脹系數(shù)可測(cè)位移，派生量為厚度，震幅，轉(zhuǎn)速，熱膨脹系數(shù) 鋼水的液位；鋼水的液位；可進(jìn)行材質(zhì)判

9、別，非磁性材料；可進(jìn)行材質(zhì)判別，非磁性材料；可測(cè)量應(yīng)力，硬度；可測(cè)量應(yīng)力，硬度； x綜合影響可進(jìn)行金屬的探傷。綜合影響可進(jìn)行金屬的探傷。6、應(yīng)用 測(cè)振幅四四 電容式傳感器電容式傳感器傳感器及應(yīng)用技術(shù)傳感器及應(yīng)用技術(shù) 電容三點(diǎn)式振蕩器 整定開(kāi)關(guān)的動(dòng)作距離 感應(yīng)距離從感應(yīng)距離從0.6mm0.6mm到到7575mmmm探測(cè)金屬物體探測(cè)金屬物體電感式接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān) BERO 3RG4Material Handling: Detect position of boxes“Detection of physical presence via lifterDetect non-metallic objectsConveyor technique: Bottle filling“PHOTOELECTRICINDUCTIVECAPACITIVEULTRASONIC+ + - -ev(tev(t) )sv(tsv(t) )pv(tpv(t) )c(tc(t) )模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖uv(tuv(t) ) 測(cè)量元件測(cè)量元件mv(tmv(t) ) 被控被控 對(duì)象對(duì)象執(zhí)行執(zhí)行 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) PIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器UZZZZUUZZ