電氣與電子測量技術(shù)-電感式傳感器

1、電氣與電子測量技術(shù)電感式傳感器第1頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五2電感式傳感器電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來實現(xiàn)測量的一種裝置，可以用來測量位移、振動、壓力、流量、重量、力矩等各種非電物理量。位移、振動、壓力、流量、重量、力矩電感電壓、電流第2頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五分類:電感式傳感器自感型互感型變面積型自感傳感器螺線管型自感傳感器變間隙型自感傳感器差動變壓器式傳感器電渦流式傳感器第3頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五4自感式電感傳感器的原理及特性 簡單自感傳感器結(jié)構(gòu)由線圈、鐵心和銜鐵所組成。線圈是套

2、在鐵心上的。在鐵心與銜鐵之間有一個空氣隙 ，其厚度為 。根據(jù)磁路的基本知識，傳感器線圈的電感量可按下式計算： 式中， 為線圈匝數(shù)； 為以平均長度表示的磁路的總磁阻。如果空氣隙厚度 較小，而且不考慮磁路的鐵損，則總磁阻為： 因為一般空氣隙的磁阻比導(dǎo)磁體的磁阻大很多，故在計算時，可忽略導(dǎo)磁體磁阻，則有：第4頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五5簡單自感式傳感器的原理及特性a）變氣隙式 b）變面積式 c）螺管式第5頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五6變氣隙式自感傳感器的工作特性 電感和靈敏度均隨氣隙的增大而減小。由上頁分析可知線圈的電感值可近似地表示為 變氣

3、隙式自感傳感器的工作特性 第6頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五當(dāng) 時，電感變化量為： 同理當(dāng) 時，電感變化量為： 式中第一項為線性項，其靈敏度為：而第二項以后是非線性項，含有n次方的非線性。第7頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五8若僅考慮二次方非線性，其非線性誤差為：由此可看出變氣隙式自感傳感器的特點：靈敏度高，測量范圍小，但非線性誤差大，為減小非線性誤差， 不能太大，通常取 為宜。第8頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五9變截面積式自感傳感器的工作特性 鐵心與銜鐵之間相對覆蓋面積隨被測量的變化面改變，導(dǎo)致線圈的電感量發(fā)生變化，

4、這種形式稱之為變面積型電感傳感器，見圖1。L與是非線性的，但與S成線性，特性曲線參見圖。由此可看出變截面積式自感傳感器的特點： 測量范圍較大，非線性誤差 小，但靈敏度較低。第9頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五10螺管式自感傳感器的工作特性 銜鐵隨被測物移動，引起磁阻發(fā)生變化，導(dǎo)致電感量改變。線圈電感量與銜鐵進(jìn)入線圈的長度可表示為： 通過以上分析可得結(jié)論: I. 變間隙型靈敏度較高，但非線性誤差較大； II. 變面積型靈敏度較小，但線性較好,量程較大；III.螺管型靈敏度較低，但量程大且結(jié)構(gòu)簡單。第10頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五11阻抗的數(shù)字化測量電路阻抗的數(shù)字化測量已得到日益廣泛的應(yīng)用，它具有測量精度高，反應(yīng)迅速，使用方便等優(yōu)點。阻抗的數(shù)字化測量原理框圖第11頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，星期五阻抗Z兩端的電壓為Uz=Uzmcos(t+)，所以濾去2t項，有同理有 阻抗的數(shù)字化測量電路第12頁，共13頁，2022年，5月20日，5點47分，