檢測(cè)課件(第三章)2013-3-19

1、本章介紹本章介紹自感傳感器自感傳感器和和差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)、的結(jié)構(gòu)、分類、工作原理、特性參數(shù)、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路分類、工作原理、特性參數(shù)、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路、零點(diǎn)殘余電壓、零點(diǎn)殘余電壓、相敏檢波電路相敏檢波電路、差動(dòng)整流電差動(dòng)整流電路路，電感傳感器用于，電感傳感器用于微小位移的測(cè)量。微小位移的測(cè)量。電流電流輸出型傳感器輸出型傳感器，以及，以及一次儀表一次儀表和和二線制儀表二線制儀表的相關(guān)知識(shí)。也簡(jiǎn)單介紹了的相關(guān)知識(shí)。也簡(jiǎn)單介紹了磁電式傳感器磁電式傳感器的的原理及應(yīng)用。原理及應(yīng)用。第三章第三章 電感傳感器電感傳感器 3.1 3.1 自感傳感器自感傳感器3.2 3.2 差動(dòng)變壓器傳感器差動(dòng)變壓器傳感器

2、3.3 3.3 電感傳感器的應(yīng)用電感傳感器的應(yīng)用3.4 3.4 磁電式傳感器的原理及應(yīng)用磁電式傳感器的原理及應(yīng)用第三章第三章 電感傳感器電感傳感器 目錄目錄進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入電感傳感器可分為自感式和互感式兩大類。電感傳感器可分為自感式和互感式兩大類。電感式傳感器電感式傳感器通常通常是指自感傳感器是指自感傳感器。自感系數(shù)常用自感系數(shù)常用L來(lái)表示來(lái)表示，簡(jiǎn)稱自感或電感簡(jiǎn)稱自感或電感。線圈的自感與線圈的直徑、長(zhǎng)短、匝數(shù)等因素線圈的自感與線圈的直徑、長(zhǎng)短、匝數(shù)等因素有關(guān)。有關(guān)。線圈面積越大、線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度匝線圈面積越大、線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度匝數(shù)越密，它的自感就越大數(shù)越密，它的自感就越大

3、。有鐵芯的線圈的自。有鐵芯的線圈的自感比沒(méi)有鐵芯時(shí)大很多。感比沒(méi)有鐵芯時(shí)大很多。自感的單位是亨利自感的單位是亨利,簡(jiǎn)稱亨簡(jiǎn)稱亨,符號(hào)是符號(hào)是H。常用的。常用的較小的單位有毫亨較小的單位有毫亨(mH)和微亨和微亨(H)。自感傳感器的數(shù)值多為自感傳感器的數(shù)值多為mH數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí)。 第一節(jié)第一節(jié) 自感傳感器自感傳感器 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)： 將一只將一只380V交流接觸器繞組與交流毫安交流接觸器繞組與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的36V交交流電壓源上。毫安表的初始值約為幾十毫流電壓源上。毫安表的初始值約為幾十毫安。若慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜安。若

4、慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵）往下按時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸毫安表的讀數(shù)逐漸減小減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。 電感傳感器的基本工作電感傳感器的基本工作原理演示原理演示F F220V準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作電感傳感器的基本工作電感傳感器的基本工作原理演示原理演示氣隙減小，氣隙減小，電感變大電感變大，電流變小電流變小F F變隙式電感傳感器的基本工作變隙式電感傳感器的基本工作原理原理 當(dāng)鐵心的氣隙較大時(shí)，磁路的磁阻當(dāng)鐵心的氣隙較大時(shí)，磁路的磁阻Rm也也較大，線圈的電感較大，線

5、圈的電感L及感抗及感抗XL 較小，所以電較小，所以電流流I 較大。當(dāng)鐵心閉合時(shí)，較大。當(dāng)鐵心閉合時(shí)，氣隙氣隙變小變小，磁阻磁阻變小變小，電感電感L變大，變大，電流電流I減小減小。 (3 1)2LUUUIZXfL202NAL自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式 a）變隙式）變隙式 b）變截面角位移式）變截面角位移式 c）螺線管式）螺線管式1繞組繞組 2鐵心鐵心 3銜鐵銜鐵 4測(cè)桿測(cè)桿 5導(dǎo)軌導(dǎo)軌 6工件工件 7轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸減小鐵心與銜鐵之間的減小鐵心與銜鐵之間的有效投影面積有效投影面積，在較小的，在較小的范圍內(nèi)，電感成比例減小。范圍內(nèi)，電感成比例減小。變極距式電感傳感器的特性近似雙曲

6、線變極距式電感傳感器的特性近似雙曲線變面積式電感傳感器變面積式電感傳感器的理論特性為線性的理論特性為線性AA1-繞組 2-鐵心 3-銜鐵變面積式電感傳感器變面積式電感傳感器也 稱 為也 稱 為變 截 面 式變 截 面 式電 感 傳 感電 感 傳 感器器 。 必 須必 須保持氣隙保持氣隙固定不變固定不變，電感電感L是氣是氣隙 與 固 定隙 與 固 定鐵 心 之 間鐵 心 之 間的 有 效 投的 有 效 投影截面積影截面積A的函數(shù)的函數(shù)。 銜鐵上下移動(dòng)，導(dǎo)致銜銜鐵上下移動(dòng)，導(dǎo)致銜鐵與鐵心的有效投影面積鐵與鐵心的有效投影面積和電感的改變。和電感的改變。A有效投有效投影面積影面積電感傳感器的輸出特性電

7、感傳感器的輸出特性a）變隙式電感傳感器的）變隙式電感傳感器的 -L特性曲線特性曲線 b）變面積式電感傳感器的）變面積式電感傳感器的A-L特性曲線特性曲線1實(shí)際輸出特性實(shí)際輸出特性 2理想輸出特性理想輸出特性螺線管式電感傳感器螺線管式電感傳感器螺線管螺線管是具有是具有多重卷繞的導(dǎo)多重卷繞的導(dǎo)線，線，卷繞內(nèi)部可以是空心的，卷繞內(nèi)部可以是空心的，或者有一個(gè)磁芯。當(dāng)有電流通或者有一個(gè)磁芯。當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，過(guò)導(dǎo)線時(shí)，螺線管中間部位會(huì)螺線管中間部位會(huì)產(chǎn)生比較均勻的磁場(chǎng)產(chǎn)生比較均勻的磁場(chǎng)。作為傳。作為傳感器，螺線管電感傳感器的主感器，螺線管電感傳感器的主要元器件是一只螺線管和一根要元器件是一只螺線管和一

8、根可移動(dòng)的圓柱形銜鐵?？梢苿?dòng)的圓柱形銜鐵。銜鐵插銜鐵插入繞組后，將引起螺線管內(nèi)部入繞組后，將引起螺線管內(nèi)部的磁阻的減小的磁阻的減小，電感隨插入的電感隨插入的深度而增大深度而增大。L空心空心螺線管螺線管x螺線管式電感傳感器的線性區(qū)螺線管式電感傳感器的線性區(qū) 對(duì)于長(zhǎng)螺線管（對(duì)于長(zhǎng)螺線管（l r），當(dāng)銜鐵工作在螺線管接近），當(dāng)銜鐵工作在螺線管接近中部位置時(shí)，可以認(rèn)為繞組內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，此中部位置時(shí)，可以認(rèn)為繞組內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，此時(shí)繞組的電感量時(shí)繞組的電感量L與銜鐵插入深度成正比。與銜鐵插入深度成正比。螺線管越長(zhǎng)，螺線管越長(zhǎng)，線性區(qū)就越大線性區(qū)就越大。螺線管式電感傳感器的。螺線管式電感傳感器的

9、線性區(qū)約為螺線性區(qū)約為螺線管長(zhǎng)度的線管長(zhǎng)度的1/10。測(cè)桿應(yīng)選用非導(dǎo)磁材料，電導(dǎo)率也。測(cè)桿應(yīng)選用非導(dǎo)磁材料，電導(dǎo)率也應(yīng)盡量小，以免增加鐵磁損耗和電渦流損耗。應(yīng)盡量小，以免增加鐵磁損耗和電渦流損耗。例例：采用螺線管電感傳感器測(cè)量直徑為：采用螺線管電感傳感器測(cè)量直徑為100mm的工件的工件是否合格，被測(cè)工件的最大允許誤差為是否合格，被測(cè)工件的最大允許誤差為 1.5mm，求求：應(yīng)選長(zhǎng)度大于多少毫米的螺線管應(yīng)選長(zhǎng)度大于多少毫米的螺線管？解解：D=21.5mm=3mm，則螺線管長(zhǎng)度為：，則螺線管長(zhǎng)度為：l 3mm10倍倍=30mm（不包括外殼）。（不包括外殼）。電感傳感器的靈敏度電感傳感器的靈敏度1繞組

10、繞組 3可動(dòng)銜鐵可動(dòng)銜鐵 4測(cè)桿測(cè)桿 6被測(cè)工件被測(cè)工件采取以下措施可以提高電感靈采取以下措施可以提高電感靈敏度：敏度：在繞組不致過(guò)熱的情況在繞組不致過(guò)熱的情況下，可適當(dāng)提高勵(lì)磁電壓，但以下，可適當(dāng)提高勵(lì)磁電壓，但以不超過(guò)不超過(guò)10V為宜為宜；激勵(lì)源激勵(lì)源電源電源頻率以頻率以110kHz為好為好。如果頻。如果頻率太低，感抗較小，激勵(lì)電流較率太低，感抗較小，激勵(lì)電流較大；頻率太高，銜鐵的磁滯損耗大；頻率太高，銜鐵的磁滯損耗加大，分布電容也將引起繞組的加大，分布電容也將引起繞組的Q值下降；值下降；選用導(dǎo)磁性能好、選用導(dǎo)磁性能好、鐵損小、電渦流損耗小的導(dǎo)磁材鐵損小、電渦流損耗小的導(dǎo)磁材料作為銜鐵的材

11、料料作為銜鐵的材料，例如鐵氧體、，例如鐵氧體、非晶鐵磁材料等。非晶鐵磁材料等。當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)繞組的電感一當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)繞組的電感一個(gè)個(gè)增加增加, ,一個(gè)減小一個(gè)減小, ,形成形成差動(dòng)形式差動(dòng)形式。 差動(dòng)電感傳感器差動(dòng)電感傳感器a)變隙式差動(dòng)傳感器變隙式差動(dòng)傳感器b)螺線管差動(dòng)傳感器螺線管差動(dòng)傳感器1上差動(dòng)繞組上差動(dòng)繞組 2鐵心鐵心 3銜鐵銜鐵 4下差動(dòng)繞組下差動(dòng)繞組 5測(cè)桿測(cè)桿 6工件工件 7基座基座2022-3-1916由于兩個(gè)繞組的由于兩個(gè)繞組的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，電磁吸力電磁吸力以及以及溫漂溫漂相互抵消。相互抵消。差動(dòng)電感傳感器動(dòng)作演示差動(dòng)電感傳感器動(dòng)作演示

12、 差動(dòng)螺線管式差動(dòng)螺線管式差動(dòng)變隙式差動(dòng)變隙式差動(dòng)式電感傳感差動(dòng)式電感傳感器對(duì)外界影響，如器對(duì)外界影響，如溫度的變化、電源溫度的變化、電源頻率的變化頻率的變化等基本等基本上可以互相抵消，上可以互相抵消，銜鐵承受的銜鐵承受的電磁吸電磁吸力也較小力也較小，從而減，從而減小了測(cè)量誤差。小了測(cè)量誤差。線性度改善線性度改善，靈靈敏度增加一倍敏度增加一倍。采用差動(dòng)型式的優(yōu)點(diǎn)采用差動(dòng)型式的優(yōu)點(diǎn)差動(dòng)電感傳感器的特性差動(dòng)電感傳感器的特性 1上繞組特性上繞組特性 2下繞組特性下繞組特性 3L1、L2差接后的特性差接后的特性從曲線圖可以看出從曲線圖可以看出,與與非差動(dòng)非差動(dòng)電感傳感器相電感傳感器相比較，差動(dòng)式電感傳

13、感比較，差動(dòng)式電感傳感器的特性曲線的器的特性曲線的斜率變斜率變大，靈敏度提高；大，靈敏度提高；輸出輸出曲線變直，線性度改善。曲線變直，線性度改善。二、電感傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換變壓器橋路二、電感傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換變壓器橋路1銜鐵的位銜鐵的位移曲線移曲線 2激勵(lì)源波激勵(lì)源波形形 3交流電橋交流電橋的輸出波形的輸出波形4普通檢波普通檢波之后的直流平之后的直流平均值均值 5相敏檢波相敏檢波之后的直流平之后的直流平均值均值t0銜鐵上下位移到達(dá)差動(dòng)螺線管繞組中間位置的時(shí)刻銜鐵上下位移到達(dá)差動(dòng)螺線管繞組中間位置的時(shí)刻e0零點(diǎn)殘余電壓的瞬時(shí)值零點(diǎn)殘余電壓的瞬時(shí)值 E0零點(diǎn)殘余電壓的平均值零點(diǎn)殘余電壓的平均值采用相敏

14、檢波電路的必要性采用相敏檢波電路的必要性檢波：將交變信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流平均值。檢波：將交變信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流平均值。檢波電路的作用是將電感的變化轉(zhuǎn)換成直流檢波電路的作用是將電感的變化轉(zhuǎn)換成直流電壓或電流，以便用儀表指示出來(lái)。電壓或電流，以便用儀表指示出來(lái)。但若僅但若僅采采用電橋電路配以普通的檢波電路，則用電橋電路配以普通的檢波電路，則只能判別只能判別位移的大小位移的大小，卻，卻無(wú)法判別輸出電壓的相位和位無(wú)法判別輸出電壓的相位和位移的方向移的方向。如果在輸出電壓送到指示儀前，經(jīng)過(guò)一個(gè)能如果在輸出電壓送到指示儀前，經(jīng)過(guò)一個(gè)能判別相位的檢波電路，則不但可以反映判別相位的檢波電路，則不但可以反映幅值幅值（位移

15、的大?。ㄎ灰频拇笮。?，還可以反映輸出電壓的，還可以反映輸出電壓的相位相位（位移的方向）（位移的方向）。這種檢波電路稱為。這種檢波電路稱為相敏檢波相敏檢波電路電路。普通的整流電路及波形普通的整流電路及波形只能得到單一方向的直流電，不能反映被只能得到單一方向的直流電，不能反映被整流信號(hào)的相位。整流信號(hào)的相位。全波整流后全波整流后,正負(fù)半周均變?yōu)檎妷赫?fù)半周均變?yōu)檎妷簷z波用于信號(hào)轉(zhuǎn)換；檢波用于信號(hào)轉(zhuǎn)換；整流用于功率轉(zhuǎn)換。整流用于功率轉(zhuǎn)換。一種典型的相敏檢波電路（有配套模塊）一種典型的相敏檢波電路（有配套模塊）參考電壓參考電壓UR起相敏開(kāi)關(guān)電路作用起相敏開(kāi)關(guān)電路作用，并，并能克服檢波二能克服檢波

16、二極管死區(qū)電壓對(duì)小信號(hào)檢波的影響極管死區(qū)電壓對(duì)小信號(hào)檢波的影響。相敏檢波電路的輸出波形比較相敏檢波電路的輸出波形比較 第第1根信號(hào)波形為傳感器輸出電壓根信號(hào)波形為傳感器輸出電壓us的波形，被被測(cè)的波形，被被測(cè)物的低頻振動(dòng)所調(diào)制物的低頻振動(dòng)所調(diào)制；第第2根為參考電壓根為參考電壓UR的波形的波形，（大于被測(cè)信號(hào)（大于被測(cè)信號(hào)10倍以上）；倍以上）； 第第3根為相敏檢波后的低頻振動(dòng)波形（解調(diào)信號(hào)根為相敏檢波后的低頻振動(dòng)波形（解調(diào)信號(hào)) 。相敏檢波相敏檢波輸出特性與非相敏檢波比較輸出特性與非相敏檢波比較a）普通檢波）普通檢波 b）相敏檢波）相敏檢波1理想特性曲線理想特性曲線 2實(shí)際特性曲線實(shí)際特性曲線

17、 E0零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓 x0位移的不靈敏區(qū)位移的不靈敏區(qū)具有中央零位的指示儀表實(shí)測(cè)得到的實(shí)測(cè)得到的 相敏檢波電路相敏檢波電路的特性曲線的特性曲線 通過(guò)調(diào)零電通過(guò)調(diào)零電路，可使輸出路，可使輸出曲線平移到原曲線平移到原點(diǎn)。點(diǎn)。銜鐵位移時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線銜鐵位移時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線第二節(jié)第二節(jié) 差動(dòng)變壓器傳感器差動(dòng)變壓器傳感器 復(fù)習(xí)電工知識(shí)：復(fù)習(xí)電工知識(shí)： 全波全波整流電路整流電路中用到的中用到的“單相變壓器單相變壓器”有有一個(gè)一次繞組一個(gè)一次繞組，有，有兩個(gè)二次繞組兩個(gè)二次繞組。 當(dāng)一次線圈加上交流激磁電壓當(dāng)一次線圈加上交流激磁電壓Ui后，將后，將在兩個(gè)二次線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓在兩個(gè)二次線圈中

18、產(chǎn)生感應(yīng)電壓UO1O1、UO2O2。在全波整流電路中，在全波整流電路中，兩個(gè)二次繞組正向串聯(lián)兩個(gè)二次繞組正向串聯(lián)，總電壓等于總電壓等于兩個(gè)二次線圈的電壓之和兩個(gè)二次線圈的電壓之和?；啬夸浕啬夸浾?qǐng)將請(qǐng)將變壓器的變壓器的二次繞組二次繞組N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)的有關(guān)端點(diǎn)按按全波整流電路全波整流電路的要求的要求正確地連接起來(lái)。正確地連接起來(lái)。普通的全波整流變壓器接線普通的全波整流變壓器接線兩個(gè)二次側(cè)繞組兩個(gè)二次側(cè)繞組同向串聯(lián)同向串聯(lián)（第一個(gè)繞組的第一個(gè)繞組的尾端與第二個(gè)繞組的首端相連尾端與第二個(gè)繞組的首端相連），），串聯(lián)后的串聯(lián)后的輸出電壓等于兩個(gè)繞組電壓之和輸出電壓等于兩個(gè)繞組電壓之和。 變壓器的

19、兩個(gè)變壓器的兩個(gè)二次繞組二次繞組N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)按的有關(guān)端點(diǎn)按全波整流電路全波整流電路的的連接：連接：Uo10V10V=20V接地接地差動(dòng)變壓器傳感器的工作原理差動(dòng)變壓器傳感器的工作原理 差動(dòng)變壓器是把差動(dòng)變壓器是把被測(cè)位移量被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為一次線圈與轉(zhuǎn)換為一次線圈與二次繞組間的二次繞組間的互感量互感量M的變化的變化的裝置。由于兩個(gè)的裝置。由于兩個(gè)二次線圈采用二次線圈采用差動(dòng)接法差動(dòng)接法，故稱為，故稱為差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器。目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式是螺線管式差動(dòng)變目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式是螺線管式差動(dòng)變壓器。壓器。 在差動(dòng)變壓器的線框上繞有在差動(dòng)變壓器的線框上繞有一個(gè)輸入繞組一個(gè)輸入繞

20、組（稱一次繞組）；（稱一次繞組）；在同一線框的在同一線框的上端上端和和下端下端再再繞制兩個(gè)繞制兩個(gè)完全對(duì)稱的繞組完全對(duì)稱的繞組（稱二次線圈（稱二次線圈），它），它們們反向串聯(lián)（輸出電壓相互抵消）反向串聯(lián)（輸出電壓相互抵消），組成，組成差動(dòng)差動(dòng)輸出輸出形式。形式。圖中標(biāo)有圖中標(biāo)有黑點(diǎn)黑點(diǎn)的一端稱為的一端稱為同名端同名端，通俗的說(shuō)法是指通俗的說(shuō)法是指繞組繞組的的“頭頭”。 差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路及接線差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路及接線 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 兩個(gè)二次繞組兩個(gè)二次繞組反向串聯(lián)，組成反向串聯(lián)，組成差動(dòng)輸出形式。差動(dòng)輸出形式。 請(qǐng)將二次繞組請(qǐng)將二次繞組N21、N22的有關(guān)的有關(guān)端點(diǎn)

21、正確地連接端點(diǎn)正確地連接起來(lái)，并指出哪起來(lái)，并指出哪兩個(gè)為輸出端點(diǎn)。兩個(gè)為輸出端點(diǎn)。差動(dòng)接法的輸出電壓為差動(dòng)接法的輸出電壓為uo= u21-u22差動(dòng)變壓器的輸出波形差動(dòng)變壓器的輸出波形.差動(dòng)變壓器的輸出特性差動(dòng)變壓器的輸出特性1理想輸出特性理想輸出特性 2非相敏檢波實(shí)際輸出特性非相敏檢波實(shí)際輸出特性 3相敏檢波實(shí)際輸出特性相敏檢波實(shí)際輸出特性 x0位移的不靈敏區(qū)位移的不靈敏區(qū)靈敏度與線性度靈敏度與線性度 差動(dòng)變壓器的靈敏度一般可達(dá)差動(dòng)變壓器的靈敏度一般可達(dá)10mV/(mmV)，行程越小，靈敏度越高。行程越小，靈敏度越高。 為了提高靈敏度，勵(lì)磁電壓不超過(guò)為了提高靈敏度，勵(lì)磁電壓不超過(guò)10V為宜

22、。為宜。電源頻率以電源頻率以110kHz為好。為好。 差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10左右左右。 例例：欲測(cè)量：欲測(cè)量120mm 2mm軸的直徑誤差，軸的直徑誤差，應(yīng)應(yīng)選擇線圈骨架長(zhǎng)度選擇線圈骨架長(zhǎng)度為多少的差動(dòng)變壓器（或電為多少的差動(dòng)變壓器（或電感傳感器）為宜感傳感器）為宜 ？ （注：（注：x=4mm）差動(dòng)變壓器的差動(dòng)整流測(cè)量電路差動(dòng)變壓器的差動(dòng)整流測(cè)量電路差動(dòng)變壓器的二次電壓差動(dòng)變壓器的二次電壓u21、u22分別經(jīng)分別經(jīng)VD1VD4、VD5VD8組成的兩個(gè)普通橋式電路整流，變成直流電組成的兩個(gè)普通橋式電路整流，變成直流電壓壓Ua0和和Ub0。

23、由于。由于Uao與與Ubo是反向串聯(lián)是反向串聯(lián)的，所以的，所以UC3=Uab=Ua0- -Ub0。該。該電路是以兩個(gè)橋路整流后的直流電路是以兩個(gè)橋路整流后的直流電壓之差作為輸出電壓之差作為輸出,不涉及相位不涉及相位。 RP是調(diào)零電位器。是調(diào)零電位器。工件直徑工件直徑D增大，增大，銜鐵上移時(shí)的輸出銜鐵上移時(shí)的輸出波形波形在第一象限在第一象限 3、4和和3、4組成低通濾波電路組成低通濾波電路，其其時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)10T （T為激勵(lì)源的周期）為激勵(lì)源的周期）Ua0Ub0 ,所以所以Uab 0輸出直流電壓為正值輸出直流電壓為正值 工件直徑工件直徑D減小，減小，銜鐵下移時(shí)的輸出波銜鐵下移時(shí)的輸出波形形在

24、第四象限在第四象限,可以從可以從輸出電壓的正負(fù)值來(lái)判輸出電壓的正負(fù)值來(lái)判斷銜鐵位移的方向斷銜鐵位移的方向。 當(dāng)差動(dòng)變壓器采用差動(dòng)整流測(cè)量電路時(shí)當(dāng)差動(dòng)變壓器采用差動(dòng)整流測(cè)量電路時(shí),應(yīng)恰當(dāng)設(shè)置二次繞組的電壓應(yīng)恰當(dāng)設(shè)置二次繞組的電壓,使在銜鐵最大使在銜鐵最大位移時(shí)位移時(shí),仍然能仍然能大于二極管的死區(qū)電壓大于二極管的死區(qū)電壓（0.5V）的）的10倍倍,才能克服二極管的才能克服二極管的正向非正向非線性的影響線性的影響,減小測(cè)量誤差。減小測(cè)量誤差。Ua0Ub0 ,所以所以Uab 0輸出直流電壓為負(fù)值輸出直流電壓為負(fù)值差動(dòng)整流的特點(diǎn)差動(dòng)整流的特點(diǎn)電路是以兩個(gè)橋路整流后的直流電壓之差作電路是以兩個(gè)橋路整流后的

25、直流電壓之差作為輸出的，所以稱為差動(dòng)整流電路。它為輸出的，所以稱為差動(dòng)整流電路。它不但可不但可以反映位移的大?。妷旱姆担?，還可以反以反映位移的大?。妷旱姆担?，還可以反映位移的方向映位移的方向。 上圖中的上圖中的RP是用來(lái)微調(diào)電路平衡是用來(lái)微調(diào)電路平衡的，的， VD1VD4、VD5VD8組成組成普通橋式整流電路普通橋式整流電路， 3、4、3、4組成組成低通濾波電路低通濾波電路，1及及21、22、f、23組成組成差動(dòng)減法放大器差動(dòng)減法放大器，用，用于克服于克服a、b兩點(diǎn)的兩點(diǎn)的對(duì)地共模電壓對(duì)地共模電壓。 線性差動(dòng)變壓器（線性差動(dòng)變壓器（LVDT）隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，

26、目前已能目前已能將差動(dòng)整流電路將差動(dòng)整流電路中的激勵(lì)源、相敏或差動(dòng)中的激勵(lì)源、相敏或差動(dòng)整流電路、信號(hào)放大電路、整流電路、信號(hào)放大電路、溫度補(bǔ)償電路等做成厚膜溫度補(bǔ)償電路等做成厚膜電路電路，裝入差動(dòng)變壓器的，裝入差動(dòng)變壓器的外殼（靠近電纜引出部位）外殼（靠近電纜引出部位）內(nèi)，它的內(nèi)，它的輸出信號(hào)可設(shè)計(jì)輸出信號(hào)可設(shè)計(jì)成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的1 15V5V或或4 420mA20mA，這種型式的，這種型式的差動(dòng)變壓器稱為差動(dòng)變壓器稱為線性差動(dòng)線性差動(dòng)變壓器變壓器。第三節(jié)第三節(jié) 電感式傳感器的應(yīng)用電感式傳感器的應(yīng)用 一、位移測(cè)量位移測(cè)量 軸向式電感軸向式電感測(cè)微器的外形測(cè)微器的外形 高可靠性高

27、可靠性航空插頭航空插頭耐磨耐磨紅寶石測(cè)頭紅寶石測(cè)頭回目錄回目錄其他電感測(cè)微頭其他電感測(cè)微頭模擬式及模擬式及數(shù)字式數(shù)字式電感測(cè)微儀電感測(cè)微儀比較比較軸向式電感測(cè)微器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)軸向式電感測(cè)微器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1引線電纜引線電纜 2固定磁筒固定磁筒 3銜鐵銜鐵 4線圈線圈 5測(cè)力彈簧測(cè)力彈簧 6防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷 7鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承）鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承） 8測(cè)桿測(cè)桿 9密封套密封套 10測(cè)端測(cè)端 11被測(cè)工件被測(cè)工件 12基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面 軸向式電感測(cè)微器特性軸向式電感測(cè)微器特性量程量程3m時(shí)的絕對(duì)誤差：時(shí)的絕對(duì)誤差：0.1m長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性：長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性：0.1m/4h（預(yù)熱（預(yù)熱15min后，后，3m檔。）檔。

28、）溫度特性：溫度特性：1分度值分度值/10電源電壓在電源電壓在170253V范圍內(nèi)變化對(duì)示值范圍內(nèi)變化對(duì)示值的影響的影響1/7分度值。分度值。電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分選裝置 1 1氣缸氣缸 2 2活塞活塞 3 3推桿推桿 4 4被測(cè)滾柱被測(cè)滾柱 5 5落料管落料管 6 6電感測(cè)微器電感測(cè)微器 7 7鎢鋼測(cè)頭鎢鋼測(cè)頭 8 8限位擋板限位擋板 9 9電磁翻板電磁翻板 1010滾柱的公差分布滾柱的公差分布 1111容器（料斗）容器（料斗） 1212氣源處理三聯(lián)件氣源處理三聯(lián)件電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分選裝置 測(cè)微儀測(cè)微儀圓柱滾子圓柱滾子電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分

29、選裝置外形外形 滑道滑道分選分選倉(cāng)位倉(cāng)位軸承滾子外形軸承滾子外形電感式滾柱直徑電感式滾柱直徑分選裝置分選裝置外形外形2 2落料振動(dòng)臺(tái)落料振動(dòng)臺(tái)滑道滑道11個(gè)分選倉(cāng)位個(gè)分選倉(cāng)位廢料倉(cāng)廢料倉(cāng)電感式滾柱直徑分選裝置（電感式滾柱直徑分選裝置（機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）汽缸汽缸控制鍵盤(pán)控制鍵盤(pán)直徑測(cè)微裝置直徑測(cè)微裝置長(zhǎng)度測(cè)微裝置長(zhǎng)度測(cè)微裝置滑道滑道機(jī)械及氣動(dòng)元件機(jī)械及氣動(dòng)元件電感測(cè)微器電感測(cè)微器汽缸汽缸 氣水分離器氣水分離器（供氣三聯(lián)件）（供氣三聯(lián)件）儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐導(dǎo)氣管導(dǎo)氣管 氣壓表氣壓表（0.4MPa左右）左右）二位五通電磁換向閥二位五通電磁換向閥驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)氣孔進(jìn)氣孔P P出氣孔出氣孔A A

30、出氣孔出氣孔B B氣缸氣缸活塞運(yùn)動(dòng)方向活塞運(yùn)動(dòng)方向直流電磁鐵直流電磁鐵通電后通電后銜鐵的運(yùn)動(dòng)方向銜鐵的運(yùn)動(dòng)方向交流電磁鐵交流電磁鐵銜鐵運(yùn)動(dòng)方向銜鐵運(yùn)動(dòng)方向銜鐵銜鐵電感式滾柱直徑分選界面電感式滾柱直徑分選界面 分選結(jié)果基分選結(jié)果基本符合本符合正態(tài)分布正態(tài)分布差動(dòng)變壓器式厚度測(cè)量原理差動(dòng)變壓器式厚度測(cè)量原理 差動(dòng)變壓器式布匹張力控制差動(dòng)變壓器式布匹張力控制當(dāng)卷取輥轉(zhuǎn)動(dòng)太快時(shí)，布料的張力將增大，導(dǎo)致張力當(dāng)卷取輥轉(zhuǎn)動(dòng)太快時(shí)，布料的張力將增大，導(dǎo)致張力輥向上位移，使差動(dòng)變壓器的銜鐵不再處于中間位置。輥向上位移，使差動(dòng)變壓器的銜鐵不再處于中間位置。N21與與N1之間的互感量之間的互感量M1增加，增加，N2

31、2與與N1的互感量的互感量M2減小，減小，因此因此U21增大，增大，U22減小，減小，經(jīng)差動(dòng)整流之后，經(jīng)差動(dòng)整流之后，Uo為負(fù)值，為負(fù)值，去控制伺服電動(dòng)機(jī)，使它的轉(zhuǎn)速變慢，從而使張力恒定。去控制伺服電動(dòng)機(jī)，使它的轉(zhuǎn)速變慢，從而使張力恒定。電感式不圓度計(jì)電感式不圓度計(jì) 采用采用旁向式電感測(cè)微頭旁向式電感測(cè)微頭電感式不圓度測(cè)試系統(tǒng)電感式不圓度測(cè)試系統(tǒng)旁向式電感測(cè)微頭旁向式電感測(cè)微頭電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)盤(pán)測(cè)量頭測(cè)量頭不圓度測(cè)量打印不圓度測(cè)量打印電感傳感器式輪廓儀電感傳感器式輪廓儀 旁向式旁向式電感電感 測(cè)微頭測(cè)微頭壓力壓力測(cè)量測(cè)量 1 1壓力輸入接口壓力輸入接口 2 2

32、波紋膜盒波紋膜盒 3 3膜盒的自由端膜盒的自由端 4 4印制電路板印制電路板 5 5差動(dòng)繞組差動(dòng)繞組 6 6銜鐵銜鐵 7 7電源變壓器電源變壓器8 8罩殼罩殼 9 9指示燈指示燈 1010密封隔板密封隔板 1111安裝底座安裝底座壓力變送器結(jié)構(gòu)壓力變送器結(jié)構(gòu)膜盒由兩片波紋膜片膜盒由兩片波紋膜片焊接而成焊接而成。波紋膜片是波紋膜片是一種壓有同心波紋的圓一種壓有同心波紋的圓形金屬薄膜形金屬薄膜。當(dāng)膜片四當(dāng)膜片四周固定，兩側(cè)面存在壓周固定，兩側(cè)面存在壓差時(shí)，膜片將彎向壓力差時(shí)，膜片將彎向壓力低的一側(cè)低的一側(cè)，因此，因此能夠?qū)⒛軌驅(qū)毫D(zhuǎn)換為位移壓力轉(zhuǎn)換為位移。波紋波紋膜片比平膜片柔軟得多膜片比平膜片

33、柔軟得多，因此因此多用作測(cè)量較小壓多用作測(cè)量較小壓力的彈性敏感元器件力的彈性敏感元器件。壓力變送器電路分析壓力變送器電路分析220V電源變壓器的二次側(cè)經(jīng)橋式整流、電解電容濾波電源變壓器的二次側(cè)經(jīng)橋式整流、電解電容濾波后，輸出電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓集成塊轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的后，輸出電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓集成塊轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的18V直流直流電壓，為差動(dòng)變壓器的交流激勵(lì)源提供能源。也電壓，為差動(dòng)變壓器的交流激勵(lì)源提供能源。也可以用可以用開(kāi)關(guān)電源來(lái)代替以上的降壓、整流、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)開(kāi)關(guān)電源來(lái)代替以上的降壓、整流、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。當(dāng)被測(cè)當(dāng)被測(cè)工件的直徑工件的直徑D為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，u21= u22，UAC =0。當(dāng)被測(cè)工當(dāng)被測(cè)工件的直

34、徑件的直徑D增大時(shí)，增大時(shí)，u21增大，增大， u22減小，在濾波電容上合減小，在濾波電容上合成的電壓成的電壓UAC 為上正下負(fù)的直流電壓為上正下負(fù)的直流電壓。幅值與。幅值與D的增量的增量成正比。成正比。 D減小時(shí)，減小時(shí)， UAC 為上負(fù)下正為上負(fù)下正。再經(jīng)。再經(jīng)U/I轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，將輸出電壓轉(zhuǎn)換成將輸出電壓轉(zhuǎn)換成420mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出電流的標(biāo)準(zhǔn)輸出電流Io。D（開(kāi)關(guān)電源）（開(kāi)關(guān)電源）一次儀表及電流輸出型儀表一次儀表及電流輸出型儀表 上述壓力變送器已經(jīng)將傳感器與信號(hào)調(diào)理電上述壓力變送器已經(jīng)將傳感器與信號(hào)調(diào)理電路組合在一個(gè)殼體中，這在工業(yè)中被稱為路組合在一個(gè)殼體中，這在工業(yè)中被稱為一次一次儀表

35、儀表。一次儀表的輸出信號(hào)可以是一次儀表的輸出信號(hào)可以是電壓電壓，也可以是，也可以是電流電流。由于。由于電流信號(hào)不易受干擾，且便于遠(yuǎn)距電流信號(hào)不易受干擾，且便于遠(yuǎn)距離傳輸離傳輸（可以不考慮線路壓降），所以在工業(yè)（可以不考慮線路壓降），所以在工業(yè)中多采用中多采用電流輸出型電流輸出型一次儀表。一次儀表。420mA輸出方式及二線制儀表輸出方式及二線制儀表新的儀表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電流輸出為新的儀表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電流輸出為420mA；電壓輸出電壓輸出為為15V(舊標(biāo)準(zhǔn)為舊標(biāo)準(zhǔn)為010mA或或02V)。4mA對(duì)應(yīng)于零輸對(duì)應(yīng)于零輸入，入，20mA對(duì)應(yīng)于滿度輸入。對(duì)應(yīng)于滿度輸入。不讓信號(hào)占有不讓信號(hào)占有04mA這一范圍的原因

36、，一方面是這一范圍的原因，一方面是有利于有利于判斷線路故障（開(kāi)路）或儀表故障判斷線路故障（開(kāi)路）或儀表故障；另一方面，；另一方面，這類一次儀表內(nèi)部均采用微電流集成電路，總的耗電這類一次儀表內(nèi)部均采用微電流集成電路，總的耗電還不到還不到4mA，因此還能利用，因此還能利用04mA這一部分這一部分“本底電本底電流流”為一次儀表的內(nèi)部電路提供工作電流，使一次儀為一次儀表的內(nèi)部電路提供工作電流，使一次儀表有可能成為表有可能成為“兩線制儀表兩線制儀表”。 420mA二線制輸出方式簡(jiǎn)介二線制輸出方式簡(jiǎn)介所謂二線制儀表是指儀表與外界的聯(lián)系只需所謂二線制儀表是指儀表與外界的聯(lián)系只需兩根導(dǎo)線兩根導(dǎo)線。多數(shù)情況下，

37、多數(shù)情況下，其中一根（其中一根（紅色紅色）為）為+24V+24V電源線，另一根電源線，另一根（黑色）既作為電源負(fù)極（黑色）既作為電源負(fù)極引線，引線，又作為信號(hào)傳輸線又作為信號(hào)傳輸線。在信號(hào)傳輸線的末。在信號(hào)傳輸線的末端通過(guò)一只標(biāo)準(zhǔn)端通過(guò)一只標(biāo)準(zhǔn)“負(fù)載電阻負(fù)載電阻”（也稱（也稱“取樣電取樣電阻阻”）接地接地（也就是電源負(fù)極也就是電源負(fù)極），就能），就能將電流將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。 420mA二線制儀表接線方法及負(fù)載電阻二線制儀表接線方法及負(fù)載電阻若若取樣電阻取樣電阻RL=250.0 ，則，則對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于420mA的輸出的輸出電壓電壓Uo為為15V。這類標(biāo)準(zhǔn)化的傳感器或儀表又

38、稱為這類標(biāo)準(zhǔn)化的傳感器或儀表又稱為變送器變送器。變送器的輸出信號(hào)可直接與電動(dòng)過(guò)程控制儀變送器的輸出信號(hào)可直接與電動(dòng)過(guò)程控制儀表，表，例如與例如與DDZ-調(diào)節(jié)器連接調(diào)節(jié)器連接。420mA二線制數(shù)顯表外形及二線制數(shù)顯表外形及HART協(xié)議協(xié)議 HART(Highway Addressable Remote Transducer)(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)ROSEMOUNTROSEMOUNT公司于公司于19851985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表年推出的一種

39、用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。420mA二線制數(shù)顯表外形及二線制數(shù)顯表外形及HART協(xié)議協(xié)議HART 數(shù)字通訊協(xié)議被廣泛接受為數(shù)字通訊協(xié)議被廣泛接受為用于數(shù)字化增強(qiáng)用于數(shù)字化增強(qiáng)的的420mA通通信信協(xié)議的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在在4-20mA基礎(chǔ)上疊基礎(chǔ)上疊加低電平的加低電平的HART信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字通通信信號(hào)信信號(hào) ，可以在同一電，可以在同一電纜上同時(shí)被傳遞，而不會(huì)干擾纜上同時(shí)被傳遞，而不會(huì)干擾420mA模擬信號(hào)模擬信號(hào)。420mA二線制儀表的二線制儀表的HART 數(shù)字通訊數(shù)字通訊.例：例：某兩線制電流輸出型溫度變送器的產(chǎn)品說(shuō)某兩線制電流輸出型溫

40、度變送器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)注明其量程范圍為明書(shū)注明其量程范圍為0 010001000，對(duì)應(yīng)輸出電，對(duì)應(yīng)輸出電流為流為4 420mA20mA。求：。求： 當(dāng)測(cè)得輸出電流當(dāng)測(cè)得輸出電流I I=12mA=12mA時(shí)時(shí)的的被測(cè)溫度被測(cè)溫度t t。解解 因?yàn)樵搩x表說(shuō)明書(shū)未說(shuō)明線性度，所以可以認(rèn)為因?yàn)樵搩x表說(shuō)明書(shū)未說(shuō)明線性度，所以可以認(rèn)為輸出電流與溫度之間為線性關(guān)系，即輸出電流與溫度之間為線性關(guān)系，即I與與t的數(shù)學(xué)關(guān)系為的數(shù)學(xué)關(guān)系為一次方程，所以有：一次方程，所以有：I =a0+a1t 當(dāng)當(dāng)t =0 時(shí)，時(shí)，I =4mA，所以，所以a 0=4mA當(dāng)當(dāng)p =1000時(shí)，時(shí)，I =20mA，20= 4+a11000

41、，可得：，可得：a1=0.016mA/，所以該壓力變送器的輸入所以該壓力變送器的輸入/輸出輸出方程為方程為：I =4mA+0.016( mA/)t 將將I=12mA代入代入I =a0+a1t ，得：，得：p =(- -4mA)/a1=(12- -4)/0.016=500。畫(huà)出該兩線制電流輸出型溫度變送器的畫(huà)出該兩線制電流輸出型溫度變送器的輸入輸入/輸出曲線輸出曲線解解 I =a0+a1p ，x軸為溫度坐標(biāo)軸為溫度坐標(biāo)，y為電流坐標(biāo)為電流坐標(biāo)。當(dāng)當(dāng)t =0 時(shí)，時(shí)，I =4mA，當(dāng)當(dāng)t=1000時(shí)，時(shí)，I =20mA，作，作一次直線一次直線：最大的負(fù)載電阻的計(jì)算最大的負(fù)載電阻的計(jì)算常見(jiàn)的一次儀表

42、本身所需的最低工作電壓為常見(jiàn)的一次儀表本身所需的最低工作電壓為12V左右左右。如果電源為。如果電源為36V，那么負(fù)載電阻兩端，那么負(fù)載電阻兩端的壓降最大只能達(dá)到的壓降最大只能達(dá)到24V，則，則負(fù)載電阻最大為負(fù)載電阻最大為RL(36V-12V)/20mA1200如果考慮傳輸電路會(huì)有一些壓降，則負(fù)載電阻如果考慮傳輸電路會(huì)有一些壓降，則負(fù)載電阻的最大值將隨傳輸電路的電壓降增大而減小。的最大值將隨傳輸電路的電壓降增大而減小。第四節(jié)第四節(jié) 磁電式傳感器的原理及應(yīng)用磁電式傳感器的原理及應(yīng)用磁電式傳感器是磁電式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理基于電磁感應(yīng)原理,通過(guò)磁電通過(guò)磁電相互作用將被測(cè)非電量相互作用將被測(cè)非電量

43、轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳的傳感器感器,也稱為感應(yīng)式傳感器、也稱為感應(yīng)式傳感器、電動(dòng)式傳感器電動(dòng)式傳感器。磁電式傳感器磁電式傳感器屬于自發(fā)電型傳感器屬于自發(fā)電型傳感器，電路簡(jiǎn)單，電路簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)強(qiáng)，適合于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。輸出信號(hào)強(qiáng)，適合于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)低。缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)低?；啬夸浕啬夸?結(jié)束結(jié)束磁電式傳感器的工作原理磁電式傳感器的工作原理磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。根據(jù)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體在可知，當(dāng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線，或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變磁場(chǎng)中切割磁

44、力線，或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，導(dǎo)體將產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)化時(shí)，導(dǎo)體將產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)e，當(dāng)導(dǎo)體形成閉當(dāng)導(dǎo)體形成閉合回路就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流合回路就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流。導(dǎo)體中導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小與回路所包圍的磁的大小與回路所包圍的磁通量的變化率成正比通量的變化率成正比，則，則N匝線圈在變化磁場(chǎng)中匝線圈在變化磁場(chǎng)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：磁電式傳感器工作原理（續(xù)）磁電式傳感器工作原理（續(xù)）當(dāng)線圈垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)以速度當(dāng)線圈垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)以速度v切割磁力切割磁力線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：式中：式中：x線圈的位移（線圈的位移（m）；）；l-線圈的平均長(zhǎng)度（線圈的平均長(zhǎng)度（m）

45、；）；B線圈所在磁場(chǎng)線圈所在磁場(chǎng) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度（的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）dd=-=-=-ddxeNNlNBlvtt磁電式傳感器工作原理（續(xù)）磁電式傳感器工作原理（續(xù)）根據(jù)電磁感應(yīng)定律，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，N匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由的大小由磁通的變化率決定。磁通的變化率決定。實(shí)現(xiàn)磁通量變化實(shí)現(xiàn)磁通量變化的方法有：的方法有：（1）線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；）線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（2）磁路中磁阻變化；）磁路中磁阻變化；（3）恒定磁場(chǎng)中線圈切割磁力線的面積變化。）恒定磁場(chǎng)中線圈切割磁力線的面積變化。當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B 、 l 、N為常為常數(shù)數(shù)，則，

46、則e與線圈相對(duì)于磁場(chǎng)的速度與線圈相對(duì)于磁場(chǎng)的速度v成正比成正比。磁電傳感器只適合于動(dòng)態(tài)測(cè)量磁電傳感器只適合于動(dòng)態(tài)測(cè)量。且要求磁鐵的且要求磁鐵的時(shí)間、溫度等穩(wěn)定性好時(shí)間、溫度等穩(wěn)定性好，可采用，可采用鋁鎳鈷等永磁鋁鎳鈷等永磁合金合金。剩磁最高可達(dá)。剩磁最高可達(dá)1.3T,溫度系數(shù)為溫度系數(shù)為-0.02%/.變磁阻式磁電轉(zhuǎn)速傳感器變磁阻式磁電轉(zhuǎn)速傳感器線圈線圈3和磁鐵和磁鐵5靜止不動(dòng)靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪測(cè)量齒輪2（導(dǎo)磁材料制（導(dǎo)磁材料制成）與旋轉(zhuǎn)體成）與旋轉(zhuǎn)體1上一起轉(zhuǎn)動(dòng)上一起轉(zhuǎn)動(dòng)。1-被測(cè)旋被測(cè)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)體2-齒輪齒輪3-線圈線圈4-軟鐵軟鐵 5-永久永久磁鐵磁鐵 齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，與軟鐵齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一

47、個(gè)齒，與軟鐵4之間構(gòu)成的磁路之間構(gòu)成的磁路的磁阻就變化一次的磁阻就變化一次，磁通也就變化一次，線圈，磁通也就變化一次，線圈3中產(chǎn)生的中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于測(cè)量齒輪感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于測(cè)量齒輪2上齒輪的齒數(shù)上齒輪的齒數(shù)z與轉(zhuǎn)速成正比與轉(zhuǎn)速成正比。變磁阻式磁電轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)算變磁阻式磁電轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)算2導(dǎo)磁鐵心導(dǎo)磁鐵心 3繞組繞組 4永久磁鐵永久磁鐵 5汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)子曲軸轉(zhuǎn)子z齒數(shù)齒數(shù) T傳感器輸出傳感器輸出脈沖的周期脈沖的周期Z=4例例：測(cè)得測(cè)得e的頻率的頻率f=10Hz。求：。求：曲軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（r/min）。）。解解：T=1/f=1/100=0.1s。則曲軸轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生。則曲軸轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生4個(gè)個(gè)脈沖。則曲軸轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈花費(fèi)脈沖。則曲軸轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈花費(fèi)0.4s，每每1秒轉(zhuǎn)動(dòng)秒轉(zhuǎn)動(dòng)2.5圈圈，則則n=60(10.4)=150 r/min。動(dòng)鐵式速度傳感器動(dòng)鐵式速度傳感器由永久磁鐵、由永久磁鐵、兩個(gè)線圈兩個(gè)線圈、彈簧和殼體等組成。彈簧和殼體等組成。磁鐵磁鐵用用柔軟彈簧支承柔軟彈簧支承,可上下運(yùn)動(dòng)可上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí),由于彈簧較軟由