傳感器技術(shù)應(yīng)用-4

1、湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日第四章第四章 電感式傳感器電感式傳感器 本章的主要內(nèi)容有：本章的主要內(nèi)容有：1.自感式電感傳感器的結(jié)構(gòu)原理；自感式電感傳感器的結(jié)構(gòu)原理；2.互感式電感傳感器的結(jié)構(gòu)原理；互感式電感傳感器的結(jié)構(gòu)原理；3. 電感傳感器的典型測(cè)量電路；電感傳感器的典型測(cè)量電路；4. 電感傳感器的主要應(yīng)用；電感傳感器的主要應(yīng)用；湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器

2、與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 電感式傳感器電感式傳感器是利用被測(cè)量的變化引起線(xiàn)圈自感或互感系數(shù)的變化，導(dǎo)致線(xiàn)圈電感量改變來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。分類(lèi)分類(lèi): :電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型互感型互感型變面積型電傳感器螺線(xiàn)管型電傳感器變間隙型電傳感器湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.1 自感式電感傳感器自感式電感傳感器 自感式電感傳感器有變間隙型、變面積型和螺管型三種。 4.1.1 原理分析原理分析 4.1.1.1 變間隙型電感傳感器變間隙型電感傳感器

3、 它的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。工作時(shí)銜鐵與被測(cè)物體連接，被測(cè)物體的位移將引起空氣隙的變化，導(dǎo)致了線(xiàn)圈電感量的變化。線(xiàn)圈的電感可用下式表示：mRNL2湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日線(xiàn)圈的電感值可近似地表示為 因此，其靈敏度隨氣隙的增大而減小。忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為 AAlAlRm022112AAlAlNRNLm02211222202ANL 因此：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)

4、（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 鐵心與銜鐵之間相對(duì)覆蓋面積隨被測(cè)量的變化面改變，導(dǎo)致線(xiàn)圈的電感量發(fā)生變化，這種形式稱(chēng)之為變面積型電感傳感器，見(jiàn)圖4.1.2。L與是非線(xiàn)性的，但與A成正比，特性曲線(xiàn)參見(jiàn)圖4.1.3。123L, AL=f(A)L=f()圖4.1.3 電感傳感器特性圖4.1.2 變面積型電感傳感器1-銜鐵 2-鐵芯 3-線(xiàn)圈可變導(dǎo)磁面積型可變導(dǎo)磁面積型4.1.1.2 4.1.1.2 變面積型電感傳感器變面積型電感傳感器湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第

5、二版）2022年4月21日湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日下圖為其結(jié)構(gòu)原理圖，銜鐵隨被測(cè)物移動(dòng)，引起磁阻發(fā)生變化，導(dǎo)致電感量改變。lrx2ra12圖 4.1.4 螺 管 型 電 感 傳 感 器1-線(xiàn) 圈 2-銜 鐵線(xiàn)圈電感量與銜鐵進(jìn)入線(xiàn)圈的長(zhǎng)度可表示為 4.1.1.3 螺管型電感式傳感器螺管型電感式傳感器通過(guò)以上分析可得結(jié)論: I. 變間隙型靈敏度較高,但非線(xiàn)性誤差較大； II. 變面積型靈敏度較小,但線(xiàn)性較好,量程較大；III. 螺管型靈敏度較低,但量程大且

6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。72222210) 1(4aamrllrlNL湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 用兩個(gè)相同的傳感線(xiàn)圈共用一個(gè)銜鐵,構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器,這樣可以提高傳感器的靈敏度,減小測(cè)量誤差。下圖是變間隙型、變面積型及螺管型三種類(lèi)型的差動(dòng)結(jié)構(gòu)。 l234a)b)l234l34c)圖4.1.5 差動(dòng)式電感傳感器a) 變間隙型 b) 變面積型 c) 螺管型1-線(xiàn)圈 2-鐵芯 3-銜鐵 4-導(dǎo)桿4.1.1.4 差動(dòng)式電感傳感器差動(dòng)式電感傳感器湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州

7、職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.1.2 測(cè)量電路測(cè)量電路 差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度，改善線(xiàn)性，所以交流電橋大多采用雙臂工作形式。下圖是交流電橋的幾種常用形式。 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4

8、月21日當(dāng)LR時(shí)，上式可近似為： 可見(jiàn)交流電橋的輸出電壓與傳感器線(xiàn)圈電感的相對(duì)變化量成正比。 電阻平衡臂電橋如上圖a所示，工作時(shí)，Z1=Z+Z和Z2=ZZ，當(dāng)ZL時(shí)，電橋的輸出電壓為 ZZUURZZZZRRZURRRUZZZUiiii22)()(2.21211.211.2110.LLUU2.0.4.1.2.1 電阻平衡臂電橋電阻平衡臂電橋湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日由于Z1=Z-Z，Z2=Z+Z，故： 同理，當(dāng)銜鐵上移時(shí)，則有：變壓器式電橋如前圖b，當(dāng)負(fù)載

9、阻抗無(wú)窮大時(shí)輸出電壓為：2112.221.20.222ZZZZUUZZZUUIZUZZUU2.0.ZZUU2.0.4.1.2.2 4.1.2.2 變壓器式電橋變壓器式電橋可見(jiàn)，輸出電壓反映了傳感器線(xiàn)圈阻抗的變化，還需辯向。 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 該電橋如前圖c所示。它以差動(dòng)電感傳感器的兩個(gè)線(xiàn)圈作電橋工作臂，而緊耦合的兩個(gè)電感作為固定臂組成電橋電路。采用這種測(cè)量電路可以消除與電感臂并聯(lián)的分布電容對(duì)輸出信號(hào)的影響，使電橋平衡穩(wěn)定，另外簡(jiǎn)化了接地和屏蔽的

10、問(wèn)題。 4.1.2.3 緊耦合電感臂電橋緊耦合電感臂電橋湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日電感式接近開(kāi)關(guān)（金屬）電感式接近開(kāi)關(guān)（金屬）湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器 1.1.工作原理工作原理: :互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象EwEoutWW1W2Esx-x湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)

11、園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日2. 差動(dòng)變壓器式傳感器構(gòu)成 該類(lèi)型的傳感器主要包括有銜鐵、一次繞組和二次繞組等。 一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間的互感隨被測(cè)位移改變而變化。由于在使用時(shí)采用兩個(gè)二次繞組反向串接，以差動(dòng)方式輸出，所以把這種傳感器稱(chēng)為差動(dòng)變壓器式電感傳感器，通常簡(jiǎn)稱(chēng)差動(dòng)變壓器。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日3. 等效電路等效電路 L21E2L22

12、E22E21U1R22R21R1M1M2等效電路如上圖所示，輸出采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，隨著被測(cè)物的變化而改變。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 （3） 當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動(dòng)時(shí)輸出也不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢(shì)反相。因此通過(guò)差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。 （1）當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相同，所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。（2）當(dāng)銜鐵移向二次繞組一邊時(shí)，輸出不為零，在量程內(nèi)移越大，輸出就越大。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)

13、院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 4. 4. 差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線(xiàn)差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線(xiàn)如左圖所示，其中E2的實(shí)線(xiàn)表示理想的輸出特性，而虛線(xiàn)部分表示實(shí)際的輸出特性。E0為零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。 零點(diǎn)殘余使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測(cè)量帶來(lái)誤差，它的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日減小零點(diǎn)殘

14、余的方法：減小零點(diǎn)殘余的方法： I. 盡可能保證傳感器幾何尺寸、線(xiàn)圈電氣參數(shù)玫磁路的對(duì)稱(chēng)。磁性材料要經(jīng)過(guò)處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。 II. 選用合適的測(cè)量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動(dòng)方向雙可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。 . 采用補(bǔ)償線(xiàn)路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)在差動(dòng)變壓器二次側(cè)串、并聯(lián)適當(dāng)數(shù)值的電阻電容元件，當(dāng)調(diào)整這些元件時(shí)，可使零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)減小。 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.2.2 常用測(cè)量電路常用測(cè)量電路 湖州職業(yè)

15、技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日移相器ABCDEFV1V2V3V4在輸入信號(hào)的正半周，V1、V3導(dǎo)通，V2、V4截止，F(xiàn)點(diǎn)電位等于A點(diǎn)電位UF=UA。若銜鐵位于中央，則UA=UD=UE=UF，電表指零；若銜鐵上移，則UAUD，UEUF，電表正偏；若銜鐵下移，則UAUF，電表反偏。在輸入信號(hào)的負(fù)半周，V1、V3截止，V2、V4導(dǎo)通，F(xiàn)點(diǎn)電位等于D點(diǎn)電位UF=UD。若銜鐵位于中央，則UA=UD=UE=UF，電表指零；若銜鐵上移，則UAUD，UEUD，UEUF，電表反偏。2

16、)(DAEUUU2)(CBFUUU湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 差動(dòng)整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不需要調(diào)整相位，不考慮零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)的影響，適于遠(yuǎn)距離傳輸。4.2.2.1 差動(dòng)相敏檢波電路差動(dòng)相敏檢波電路 相敏檢波電路要求比較電壓與差動(dòng)變壓器二次側(cè)輸出電壓的頻率相同，相位相同或相反。另外還要求比較電壓的幅值盡可能大，一般情況下，其幅值應(yīng)為信號(hào)電壓的35倍。4.2.2.2 差動(dòng)整流電路差動(dòng)整流電路湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)

17、學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用 1. 測(cè)量位移測(cè)量位移湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日例：例：板厚的測(cè)量板厚的測(cè)量 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日2. 測(cè)量力或壓力測(cè)量力或壓力例：例：張力測(cè)量張力

18、測(cè)量湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 它能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，如位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器還可用于無(wú)損探傷。原理如下圖示。 這是一種建立在這是一種建立在渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)原理上的傳感器原理上的傳感器。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.3.1 結(jié)構(gòu)原理與特性結(jié)構(gòu)原理與特性

19、 如下圖，當(dāng)通過(guò)金屬體的磁通變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)如下圖，當(dāng)通過(guò)金屬體的磁通變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂這就是所謂電渦流電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線(xiàn)圈阻抗發(fā)生變化，這一物能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線(xiàn)圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱(chēng)為理現(xiàn)象稱(chēng)為渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)。 線(xiàn)圈的阻抗變化與導(dǎo)體線(xiàn)圈的阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線(xiàn)圈的幾何參數(shù)，形狀，線(xiàn)圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線(xiàn)圈到激勵(lì)電流頻率以及線(xiàn)圈到被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素

20、被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素有關(guān)。有關(guān)。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日MR1R2L2L1U1I1I2 線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感都是該系統(tǒng)互線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感都是該系統(tǒng)互感平方的函數(shù)。而互感是隨線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體間距離的感平方的函數(shù)。而互感是隨線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體間距離的變化而改變的變化而改變的。 其等效電路如上圖所示，其等效電路如上圖所示，R1、L1為傳感器線(xiàn)圈的為傳感器線(xiàn)圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線(xiàn)圈，其電電阻和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短

21、路線(xiàn)圈，其電阻為阻為R2、電感為電感為L(zhǎng)2。線(xiàn)圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感線(xiàn)圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感M，它隨線(xiàn)圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。它隨線(xiàn)圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.3.1.1 高頻反射式電渦流傳傳感器高頻反射式電渦流傳傳感器 1 1、結(jié)構(gòu)：由一個(gè)固定在框架上的扁平線(xiàn)圈、結(jié)構(gòu)：由一個(gè)固定在框架上的扁平線(xiàn)圈組成。組成。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第

22、二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 為了充分有效地利用電渦流效應(yīng)，對(duì)于平板為了充分有效地利用電渦流效應(yīng)，對(duì)于平板型的被測(cè)體則要求被測(cè)體的半徑應(yīng)大于線(xiàn)圈半徑型的被測(cè)體則要求被測(cè)體的半徑應(yīng)大于線(xiàn)圈半徑的的1.81.8倍，否則靈敏度要降低。當(dāng)被測(cè)物體是圓倍，否則靈敏度要降低。當(dāng)被測(cè)物體是圓柱體時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體直徑必須為線(xiàn)圈直徑的柱體時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體直徑必須為線(xiàn)圈直徑的3.53.5倍倍以上，靈敏度才不受影響。以上，靈敏度才不受影響。2、原理、原理 電渦流傳感器的線(xiàn)圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是磁電渦流傳感器的線(xiàn)圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變性耦合，電渦流傳感器是利用這

23、種耦合程度的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。因此，被測(cè)物體的物理性質(zhì)，化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。因此，被測(cè)物體的物理性質(zhì)，以及它的尺寸和開(kāi)關(guān)都與總的測(cè)量裝置特性有關(guān)。以及它的尺寸和開(kāi)關(guān)都與總的測(cè)量裝置特性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏一般來(lái)說(shuō)，被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度也越高。度也越高。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 傳感器包括發(fā)射和傳感器包括發(fā)射和接收線(xiàn)圈，并分別位于接收線(xiàn)圈，并分別位于被測(cè)材料上、下方。被測(cè)材料上、下方。4.3.1.2 低

24、頻透射式電渦流傳感器低頻透射式電渦流傳感器 這種傳感器采用低頻激勵(lì)，因而有較大的貫穿這種傳感器采用低頻激勵(lì)，因而有較大的貫穿深度，適合于測(cè)量金屬材料的厚度。深度，適合于測(cè)量金屬材料的厚度。2. 原理原理 由振蕩器產(chǎn)生的由振蕩器產(chǎn)生的e1加到發(fā)射線(xiàn)圈加到發(fā)射線(xiàn)圈L1兩端。兩端。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 若兩線(xiàn)圈間無(wú)金屬導(dǎo)體，則若兩線(xiàn)圈間無(wú)金屬導(dǎo)體，則L2的磁力能較多的磁力能較多穿過(guò)穿過(guò)L2，在在L2上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓e2最大。最大。 如果在

25、兩個(gè)線(xiàn)圈之間設(shè)置一金屬板，由于在金如果在兩個(gè)線(xiàn)圈之間設(shè)置一金屬板，由于在金屬板內(nèi)產(chǎn)生電渦流，該電渦流消耗了部分能量，使屬板內(nèi)產(chǎn)生電渦流，該電渦流消耗了部分能量，使到達(dá)線(xiàn)圈到達(dá)線(xiàn)圈L2的磁力線(xiàn)減小，從而引起的磁力線(xiàn)減小，從而引起e2的下降。的下降。 線(xiàn)圈線(xiàn)圈L2的感應(yīng)電壓與被測(cè)厚度的增大按負(fù)冪指的感應(yīng)電壓與被測(cè)厚度的增大按負(fù)冪指數(shù)的規(guī)律減小，數(shù)的規(guī)律減小， 為了較好地進(jìn)行厚度測(cè)量，激勵(lì)為了較好地進(jìn)行厚度測(cè)量，激勵(lì)頻率應(yīng)選得較低。頻率太高，貫穿深度小于被測(cè)頻率應(yīng)選得較低。頻率太高，貫穿深度小于被測(cè)厚度，不利進(jìn)行厚度測(cè)量，通常選厚度，不利進(jìn)行厚度測(cè)量，通常選1kHz左右。左右。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分

26、院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 一般地，測(cè)薄金屬板時(shí)，頻率應(yīng)略高些，測(cè)厚一般地，測(cè)薄金屬板時(shí)，頻率應(yīng)略高些，測(cè)厚金屬板時(shí)，頻率應(yīng)低些。如下圖在測(cè)量金屬板時(shí)，頻率應(yīng)低些。如下圖在測(cè)量較小的較小的材料時(shí)，應(yīng)選較低的頻率（如材料時(shí)，應(yīng)選較低的頻率（如500500HzHz），），測(cè)量測(cè)量較較大的材料，則應(yīng)選用較高的頻率（如大的材料，則應(yīng)選用較高的頻率（如2 2kHzkHz），），從從而保證在測(cè)量不同材料時(shí)能得到較好的線(xiàn)性和靈而保證在測(cè)量不同材料時(shí)能得到較好的線(xiàn)性和靈敏度。敏度。湖州職業(yè)技

27、術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.3.2 4.3.2 測(cè)量電路測(cè)量電路 4.3.2.1 電橋電路電橋電路 在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于傳感器線(xiàn)圈的阻抗發(fā)生變化，使電橋失去平衡，將電橋不平衡造成的輸出信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，就可得到與被測(cè)量成正比的輸出。4.3.2.2 諧振法。諧振法。 諧振法主要有調(diào)幅式電路和調(diào)頻式電路兩種基本形式。調(diào)幅式由于采用了石英晶體振蕩器，因此穩(wěn)定性較高，而調(diào)頻式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于遙測(cè)和數(shù)字顯示。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技

28、術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.4 電感式傳感器的典型應(yīng)用電感式傳感器的典型應(yīng)用 可用于測(cè)量壓力、力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位等物理量。 4.4.1 位移測(cè)量位移測(cè)量 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日案例

29、：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日案例：無(wú)損探傷案例：無(wú)損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日4.4.2 振動(dòng)檢測(cè)振動(dòng)檢測(cè) 4.4.2.1 RS9300低頻振動(dòng)速度傳感器低

30、頻振動(dòng)速度傳感器 其外形如右圖，它是利用磁電感應(yīng)原理把振動(dòng)信號(hào)變換成電信號(hào)。主要由磁路系統(tǒng)、慣性質(zhì)量、彈簧阻尼等部分組成。在傳感器殼體中剛性地固定著磁鐵，慣性質(zhì)量（線(xiàn)圈組件）用彈簧元件懸掛于殼體上。 工作時(shí)，將傳感器安裝在機(jī)器上，在機(jī)器振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈與磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)、切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該信號(hào)正比于被測(cè)物體的振動(dòng)速度值，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行積分放大處理即可得到位移信號(hào)。 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日 1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： I. 傳感器有很低的使用頻率，可以適用于低

31、轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器。 II. 相對(duì)于其它類(lèi)型的振動(dòng)傳感器而言，RS9300傳感器有較低的輸出阻抗，較好的信噪比。它同一般通用交流電壓表或示波器配合就能工作。對(duì)輸出插頭和傳輸電纜也無(wú)特殊要求，使用方便。 III. 傳感器設(shè)計(jì)中取消了有摩擦的活動(dòng)元件，因此使用壽命相對(duì)很長(zhǎng)。傳感器有一定抗橫向振動(dòng)能力（不大于10g）。 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）2022年4月21日2）技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) I. 頻響范圍：0.5Hz200Hz(-3dB) II. 靈敏度：8mV/m5%、 5mV/m5%、 4mV/m5% (或根據(jù)用戶(hù)要求調(diào)整) III. 量程：1mm（2mm、3mm 等） IV. 線(xiàn)性度：2% V. 最大輸出電壓：8V（單峰） VI. 使用溫度范圍，-30-80 VII. 工作方向：H 水平型 V 垂直型 VIII. 工作電源：12VDC .安裝方式： 在56的圓周角上用2個(gè)M