CGWC29電感式位移傳感器02

高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心連鑄自動化崗位培訓(xùn)電感式位移傳感器差動變壓器式傳感器

把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化根據(jù)變壓器的基本原理制成的，次級繞組用差動形式連接。差動變壓器結(jié)構(gòu)形式：變隙式、變面積式和螺線管式等。在非電量測量中，應(yīng)用最多的是螺線管式差動變壓器，它可以測量1～100mm機械位移，并具有測量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等優(yōu)點。電感式傳感器(a)、(b)變隙式差動變壓器；(c)、(d)螺線管式差動變壓器；(e)、(f)變面積式差動變壓器電感式傳感器變隙式差動變壓器1.工作原理電感式傳感器2.輸出特性在忽略鐵損（即渦流與磁滯損耗忽略不計）、漏感以及變壓器次級開路（或負載阻抗足夠大）的條件下,等效電路如下。圖中r1a與L1a,r1b與L1b,r2a與L2a,r2b與L2b，分別為W1a,W1b,W2a,W2b繞阻的直流電阻與電感。電感式傳感器當(dāng)r1a<<ωL1a，r1b<<ωL1b時，不考慮鐵芯與銜鐵中的磁阻影響，變隙式差動變壓器輸出電壓Uo的表達式，即分析：當(dāng)銜鐵處于初始平衡位置時，因δa=δb=δ0，則Uo=0。但是如果被測體帶動銜鐵移動，例如向上移動Δδ（假設(shè)向上移動為正）時，則有δa=δ0-Δδ，δb=δ0+Δδ，代入上式可得電感式傳感器變隙式差動變壓器輸出特性

電感式傳感器結(jié)論：

（１）供電電源首先要穩(wěn)定，電源幅值的適當(dāng)提高可以提高靈敏度K值;（２）增加W2/W1的比值和減少δ0都能使靈敏度K值提高;（３）以上分析的結(jié)果是在忽略鐵損和線圈中的分布電容條件下得到的;（４）以上結(jié)果是在假定工藝上嚴格對稱前提下得到的，而實際上很難做到這一點;（５）上述推導(dǎo)是在變壓器副邊開路的情況下得到的。電感式傳感器4.2.2螺線管式差動變壓器1.工作原理

線管式差動變壓器結(jié)構(gòu)

電感式傳感器差動變壓器等效電路

電感式傳感器差動變壓器輸出電壓的特性曲線

電感式傳感器當(dāng)活動銜鐵向上移動時,由于磁阻的影響，W2a中磁通將大于W2b，使M1>M2，因而E2a增加，而E2b減小。反之，E2b增加，E2a減小。因為Uo=E2a-E2b，所以當(dāng)E2a、E2b

隨著銜鐵位移x變化時，Uo也必將隨x而變化。電感式傳感器2、零點殘余電壓當(dāng)銜鐵位于中心位置時，差動變壓器輸出電壓并不等于零，我們把差動變壓器在零位移動時的輸出電壓稱為零點殘余電壓，記作ΔUo.它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過零點，造成實際特性與理論特性不完全一致。零點殘余電壓產(chǎn)生原因：主要是由傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，以及磁性材料的非線性等引起的。電感式傳感器零點殘余電壓的波形主要由基波和高次諧波組成?；óa(chǎn)生的主要原因是：傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)、幾何尺寸不對稱，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢幅值不等、相位不同，因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置，兩線圈中感應(yīng)電勢都不能完全抵消。高次諧波（主要是三次諧波）產(chǎn)生原因：是磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和、磁滯）。零點殘余電壓一般在幾十毫伏以下，在實際使用時，應(yīng)設(shè)法減小Ux，否則將會影響傳感器的測量結(jié)果。電感式傳感器減小零點殘余電壓方法：1.

盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對稱。2.

選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。3.采用補償線路減小零點殘余電動勢。電感式傳感器3.基本特性當(dāng)初級開路時式中：U——初級線圈激勵電壓；

ω——激勵電壓U的角頻率；

I1——初級線圈激勵電流；

r1、

L1——初級線圈直流電阻和電感。..電感式傳感器根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級繞組中感應(yīng)電勢的表達式分別為輸出電壓的有效值為電感式傳感器①活動銜鐵處于中間位置時M1=M2=M

故Uo=0②活動銜鐵向上移動時M1=M+ΔM，M2=M-ΔM

故與E2a同極性。.電感式傳感器③活動銜鐵向下移動時M1=M-ΔM，M2=M+ΔM

故與E2b同極性。.電感式傳感器4.差動變壓器式傳感器測量電路問題：（1）差動變壓器的輸出是交流電壓(用交流電壓表測量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映移動的方向);（2）測量值中將包含零點殘余電壓。常常采用差動整流電路或相敏檢波電路。（1）差動整流電路把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出。電感式傳感器整流電路的輸出電壓為當(dāng)銜鐵在零位時，因為U24=U68，所以U2=0；當(dāng)銜鐵在零位以上時，因為U24>U68

，則U2>0；而當(dāng)銜鐵在零位以下時，則有U24<U68，則U2<0。U2的正負表示銜鐵位移的方向。..........電感式傳感器5.差動變壓器式傳感器的應(yīng)用可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機械量，如振動、加速度、應(yīng)變、張力等。(1)加速度傳感器電感式傳感器（2）力和力矩的測量1－線圈2－銜鐵3－彈性元件優(yōu)點：承受軸向力時應(yīng)力分布均勻；當(dāng)長徑比較小時，受橫向偏心的分力的影響較小。電感式傳感器（3）微小位移的測量1－測端2－防塵罩3－軸套4－圓片簧5－測桿6－磁筒7－磁芯8－線圈9－彈簧10－導(dǎo)線電感式傳感器（4）壓力測量微壓力傳感