第3章-常用傳感器-2

第四節(jié)電感式傳感器原理電感式傳感器最基本原理是電磁感應(yīng)原理。

被測(cè)物理量的變化傳感器自感系數(shù)L互感系數(shù)M的變化電路電壓電流位移振動(dòng)壓力流量比重電感傳感器優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分辨力高，位移：0.01m，角度：0.1’；精度高，線性特性好，非線性誤差：0.05%0.1%；性能穩(wěn)定，重復(fù)性好；工作可靠，壽命長(zhǎng)；能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制等。電感式傳感器分類變磁阻式傳感器—自感型差動(dòng)變壓器式傳感器—互感型渦流式傳感器—自感型和互感型都有高頻反射式—自感型低頻透射式—互感型§3-4-1變磁阻式傳感器一、工作原理及分類

將被測(cè)對(duì)象的微小變化(x)

電感的變化(L)傳感器運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連，測(cè)物理量時(shí)，運(yùn)動(dòng)部分位移

銜鐵位移

氣隙厚度變化

線圈自感系數(shù)L變化

若很小，且不考慮磁路鐵損，則

根據(jù)電工學(xué)：線圈中的電感量li

各導(dǎo)磁體長(zhǎng)度

空氣隙間隙i

各導(dǎo)磁體相對(duì)導(dǎo)磁率

0

空氣隙導(dǎo)磁系數(shù)A

i

各導(dǎo)磁體截面積A

空氣隙截面積因?yàn)?/p>

鐵芯、

銜鐵>>

氣隙，所以，R鐵芯+R銜鐵<<R氣隙

電感傳感器的三種型式

氣隙變化型—變氣隙的間隙

面積變化型—變氣隙的截面積A螺管型—變銜鐵與線圈重合長(zhǎng)度二、電感傳感器的分類比較差動(dòng)型式為了增加靈敏度，改善線性，往往做成差動(dòng)式的。差動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：（1）.大大的改善了線性，減小線性誤差；（2）.使靈敏度提高一倍。

三、應(yīng)用電感式位移測(cè)量傳感器應(yīng)用二壓力測(cè)量應(yīng)用三加速度測(cè)量液面高度測(cè)量§3-4-2渦流式傳感器渦流成塊的金屬物體置于變化著的磁場(chǎng)中，或者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在金屬導(dǎo)體中會(huì)感應(yīng)出一圈圈自相閉合的電流，這就是渦流。

高頻反射式渦流傳感器—自感型低頻透射式渦流傳感器—互感型根據(jù)激勵(lì)頻率不同分為一、高頻反射式渦流傳感器

線圈上通交變高頻電流線圈產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)產(chǎn)生高頻交變渦流渦流產(chǎn)生反磁場(chǎng)阻礙線圈電流交換作用等效于L或阻抗的改變二、低頻透射式渦流傳感器

UL1

同頻交變電流

產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)

磁力線切割M

產(chǎn)生渦流i

到達(dá)L2的磁力線減少（無(wú)M時(shí)磁力線直接貫穿L2）

E的下降

四、渦流傳感器的應(yīng)用

位移x的變化

電量的變化可做成位移、振幅、厚度等傳感器電導(dǎo)率的變化

電量的變化可做成表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)判別等磁導(dǎo)率的變化

電量的變化可做成應(yīng)力、硬度等傳感器x、、的綜合影響可做成材料探傷裝置

1、位移測(cè)量

渦流位移計(jì)

2、振幅測(cè)量

渦流振幅計(jì)

3、厚度測(cè)量4、轉(zhuǎn)速測(cè)量

渦流轉(zhuǎn)速計(jì)

5、渦流探傷儀

探測(cè)金屬材料的表面裂紋、熱處理裂紋及焊縫裂紋

6、溫度測(cè)量

=0[1+(t-t0)]保持其它條件不變，則t變化

變化

輸出電壓變化

可測(cè)鋼材壓延時(shí)壓滾溫度，液、氣態(tài)介質(zhì)溫度，且測(cè)溫時(shí)有一個(gè)很大的特點(diǎn)是熱慣性小（約0.001s），動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，能做快速測(cè)溫工作。

7、自動(dòng)控制中工件是否到位等的檢測(cè)

接近開關(guān)

接近開關(guān)應(yīng)用實(shí)例一接近開關(guān)應(yīng)用實(shí)例二§3-4-3差動(dòng)變壓器式傳感器互感原理差動(dòng)變壓器本身是變壓器，利用互感原理，所以也稱互感傳感器。

互感現(xiàn)象：線圈W1輸入電流i1，W2產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e12

一、工作原理e1

初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓

L21、L22

次級(jí)線圈的電感R、L1

初級(jí)線圈的電阻和電感R21、R22

次級(jí)線圈的電阻M1、M2

初級(jí)與次級(jí)線圈的互感系數(shù)W1

初級(jí)線圈的匝數(shù)W21、W22

次級(jí)線圈的匝數(shù)原理推導(dǎo)一在初級(jí)線圈中

次級(jí)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)

感應(yīng)電勢(shì)的有效值原理推導(dǎo)二討論：初始位置，銜鐵處于中間位置

當(dāng)銜鐵上升L

當(dāng)銜鐵下降LE2與E21同相

E2與E22同相

二、輸出特性

從理論上講，在銜鐵處于中間位置時(shí)輸出電壓應(yīng)為零，但實(shí)際存在零點(diǎn)殘余電壓，它由這樣一些因素引起：兩個(gè)次級(jí)線圈不對(duì)稱初級(jí)線圈銅耗電阻的存在導(dǎo)磁體靠近的安裝位置、鐵芯長(zhǎng)度等激磁頻率的高低鐵磁材質(zhì)不均勻線圈間存在分布電容總結(jié)傳感元件或傳