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項(xiàng)目一傳感器技術(shù)

任務(wù)3電感式傳感器變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理1.2電感式傳感器概述0102差動(dòng)變壓器傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理03變磁阻式傳感器的輸出特性04電感式傳感器的應(yīng)用05一、電感式傳感器概述

1.作用:利用電磁感應(yīng)原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化,再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,這種裝置稱為電感式傳感器。2.優(yōu)缺點(diǎn):電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,測量精度高,零點(diǎn)穩(wěn)定,輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn),其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測量范圍相互制約,傳感器自身頻率響應(yīng)低,不適用于快速動(dòng)態(tài)測量。這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制,在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛采用。

一、電感式傳感器概述

3.電感式傳感器分類:(1)變磁阻式傳感器(2)變壓器式傳感器(3)電渦流式傳感器在實(shí)際應(yīng)用中,這三種傳感器多制成差動(dòng)式,以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。

自感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小,電感變大,電流變小簡介:

XLW20位移傳感器是基于單一線圈的感應(yīng)元器件這一概念設(shè)計(jì)的,特殊的纏繞技術(shù)使得它的測量范圍達(dá)到其主體長度的90%以上。

位移傳感器是由激光焊接組裝而成,它的表面全采用無銹鋼制成。柱芯由高耐磨性的不銹鋼管引導(dǎo),從而使得其耐磨性達(dá)至100百邁次以上移位動(dòng)作。位移傳感器能通過MBO20來固定。

XLW20位移傳感器需要一個(gè)具有AC-current和DC-current的特殊TCA型信號控制器。通過傳感器的AC電壓將顯示內(nèi)芯位置,而DC電壓可根據(jù)固定溫度下線圈電阻系數(shù)顯示出傳感器的溫度。DC電壓是用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度的。差動(dòng)磁阻位移傳感器

簡介:

CZ-01磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器采用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)測速,在傳感器前端繞有線圈,當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí),通過傳感器線圈的磁力線發(fā)生變化,在傳感器線圈中產(chǎn)生周期性的電壓,通過對該電壓處理計(jì)數(shù),就能測出齒輪的轉(zhuǎn)速。該傳感器外殼使用不銹鋼,輸出信號強(qiáng),抗干擾性能好,安裝使用方便,可在煙霧、油氣、水氣等惡劣環(huán)境中使用。CZ-01--磁阻轉(zhuǎn)速傳感器

簡介:

TD系列線性差動(dòng)變壓器式位移傳感器采用中頻差動(dòng)變壓器式位移傳感器作為傳感元件,是一種高可靠性的LVDT位移傳感器。它抗干擾能力強(qiáng),線性好,結(jié)構(gòu)簡單,不易損壞,能長期連續(xù)使用,可用于汽輪機(jī)汽缸膨脹,閥位開度位移測量。由于產(chǎn)品的耐用性和高精度性,因此它有著廣闊的應(yīng)用范圍。TD系列線性差動(dòng)變壓器式位移傳感器

簡介:

RVDT采用非接觸式專利設(shè)計(jì),與同步分析器和電位計(jì)等其它傳統(tǒng)的角位移測量儀相比,有效地提高了長期可靠性。它的設(shè)計(jì)獨(dú)特,在不使用諸如滑環(huán)、葉片、接觸式游標(biāo),電刷等易磨損的活動(dòng)部件的前提下仍可保證測量精度。

該傳感器采用特殊形狀的轉(zhuǎn)子和線繞線圈,模擬線性可變差動(dòng)傳感器(LVDT)的線性位移,有較高的可靠性和性能。轉(zhuǎn)子

軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生線性輸出信號,圍繞出廠預(yù)置的零位移動(dòng)±60°(總共120°)。此輸出信號的相位指示離開零位的位移方向。轉(zhuǎn)子的非接觸式電磁耦合使產(chǎn)品具有無限的分辨率,即絕對測量精度可達(dá)到零點(diǎn)幾度。

直流差動(dòng)變壓器式角位移傳感器

產(chǎn)品型號:R30DRVDTs簡介:探頭頭部體選用最新PPS工程塑料模具成型。它是一種具有高強(qiáng)度、耐高溫(220℃)、抗腐蝕的新型材料;不易碰壞、耐高溫、碰到某些化學(xué)藥品不會開裂;保證了探頭的可靠性;高溫探頭頭部體采用微晶玻璃耐高溫450℃,可承受燃?xì)夂驼羝母邷?;高抗干擾電渦流傳感器抗磁場干擾能力大幅度提高,使傳感器可以應(yīng)用在發(fā)電機(jī)等產(chǎn)生強(qiáng)磁場的設(shè)備中;探頭信號輸出使用的同軸電纜和延伸同軸電纜選用進(jìn)口寬溫度范圍電纜(-55℃~200℃);電纜強(qiáng)度高、電氣性能優(yōu)異、連接可靠性高;電纜接頭選用進(jìn)口軍用標(biāo)準(zhǔn)插頭座SMA,接觸電阻小,可靠性增加;電纜與插頭、電纜與探頭殼體均有加強(qiáng)承力套,抗拉力可達(dá)35KG;電渦流傳感器

二、變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理磁路組成:1-線圈2-定鐵芯3-銜鐵(動(dòng))工作原理:在鐵芯和銜鐵之間有氣隙,氣隙厚度為δ,傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí),氣隙厚度δ發(fā)生改變,引起磁路中磁阻變化,從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化,進(jìn)而改變線圈的電壓,電流或頻率。

因此只要能測出這種電感量的變化,就能確定銜鐵位移量的大小和方向。綜合得:

結(jié)論:當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí),電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù),只要改變δ或S0均可導(dǎo)致電感變化,因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙厚度δ式電感傳感器。三、變磁阻式傳感器的輸出特性

設(shè)電感傳感器初始?xì)庀稙棣?,初始電感量為L0,銜鐵位移引起的氣隙變化量為Δδ,由

可知L與δ之間是非線性關(guān)系,特性曲線如下圖表示:當(dāng)銜鐵上移Δδ時(shí),傳感器氣隙減小Δδ,即δ=δ0-Δδ,則此時(shí)輸出電感為L=L0+ΔL,整理得:當(dāng)Δδ/δ0遠(yuǎn)小于1(無限接近于0)時(shí),可將上式用臺勞級數(shù)展開成級數(shù)形式為L=L0+ΔL=由上式可求得電感增量ΔL和相對增量ΔL/L0的表達(dá)式,即當(dāng)銜鐵上移Δδ時(shí),傳感器氣隙減小Δδ,即δ=δ0-Δδ,則此時(shí)輸出電感為L=L0+ΔL,代入公式并整理,得對上式作線性處理,忽略高次項(xiàng),可得靈敏度為由此可見,變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾,所以變隙式電感式傳感器用于測量微小位移時(shí)是比較精確的。為了減小非線性誤差,實(shí)際測量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。差動(dòng)變隙式電感傳感器由圖可知,差動(dòng)變隙式電感傳感器由兩個(gè)相同的電感線圈Ⅰ、Ⅱ和磁路組成,測量時(shí),銜鐵通過導(dǎo)桿與被測位移量相連,當(dāng)被測體上下移動(dòng)時(shí),導(dǎo)桿帶動(dòng)銜鐵也以相同的位移上下移動(dòng),使兩個(gè)磁回路中磁阻發(fā)生大小相等,方向相反的變化,導(dǎo)致一個(gè)線圈的電感量增加,另一個(gè)線圈的電感量減小,形成差動(dòng)形式。當(dāng)銜鐵往上移動(dòng)Δδ時(shí),兩個(gè)線圈的電感變化量ΔL1和ΔL2,當(dāng)差動(dòng)使用時(shí),兩個(gè)電感線圈接成交流電橋的相鄰橋臂,另兩個(gè)橋臂由電阻組成,電橋輸出電壓與ΔL有關(guān),其具體表達(dá)式為ΔL=ΔL1+ΔL2對上式進(jìn)行線性處理,忽略高次項(xiàng)得靈敏度K0為比較單線圈和差動(dòng)兩種變間隙式電感傳感器的特性,可以得到如下結(jié)論:

1.差動(dòng)式比單線圈式的靈敏度高一倍。

2.差動(dòng)式的線性度得到明顯改善。為了使輸出特性能得到有效改善,構(gòu)成差動(dòng)的兩個(gè)變隙式電感傳感器在結(jié)構(gòu)尺寸、材料、電氣參數(shù)等方面均應(yīng)完全一致。四、差動(dòng)變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理差動(dòng)變壓器式傳感器是把被測位移量轉(zhuǎn)換為一次線圈與二次線圈間的互感量M的變化的裝置。當(dāng)一次線圈接入激勵(lì)電源之后,二次線圈就將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,當(dāng)兩者間的互感量變化時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢也相應(yīng)變化。由于兩個(gè)二次線圈采用差動(dòng)接法,故稱為差動(dòng)變壓器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管式等,但其工作原理基本一樣。非電量測量中,應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器,它可以測量1~100mm范圍內(nèi)的機(jī)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(diǎn)。活動(dòng)銜鐵導(dǎo)磁外殼骨架一次線圈二次線圈二次線圈螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):兩個(gè)二次線圈反向串聯(lián),組成差動(dòng)輸出形式。螺線管式差動(dòng)變壓器等效電路圖(一)差動(dòng)變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)

差動(dòng)變壓器式傳感器中兩個(gè)次級線圈反向串聯(lián),并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下,其等效電路如上圖所示。當(dāng)初級繞組N1加以激勵(lì)電壓時(shí),根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級繞組N21和N22中便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢U21和U22。如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí),必然會使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將有U21

=U22。由于變壓器兩次級繞組反向串聯(lián),因而U0

=U21-

U22=0

,即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。(二)差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理銜鐵在中間位置:U21=U22,U0=0銜鐵往上移動(dòng):一邊互感↑,一邊互感↓,U21>U22,U0=U21-U22≠0

(三)零點(diǎn)殘余電壓及其消除方法差動(dòng)變壓器也存在零點(diǎn)殘余電壓問題。零點(diǎn)殘余電壓的存在使得傳感器的特性曲線不通過原點(diǎn),并使實(shí)際特性不同于理想特性。

產(chǎn)生原因:傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對稱,以及磁性材料的非線性等問題引起的。

危害:零點(diǎn)殘余電壓過大,會使靈敏度下降,非線性誤差增大,不同檔位的放大倍數(shù)有顯著差別,甚至造成放大器末級趨于飽和,致使儀器電路不能正常工作,甚至不再反映被測量的變化。在儀器的放大倍數(shù)較大時(shí),這一點(diǎn)尤應(yīng)注意。消除方法:1.盡可能保證傳感器的幾何尺寸,線圈電氣參數(shù)和磁路的對稱。2.采用適當(dāng)?shù)臏y量電路,如相敏整流電路。3.采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電路減小零點(diǎn)殘余電壓。加串聯(lián)電阻,加并聯(lián)電阻,加并聯(lián)電容,加反饋繞組或反饋電容等。五、電感式傳感器的應(yīng)用1.自感式傳感器測液位高度浮子的位移變成電量:液位升高,液體對浮子的浮力F↑,破壞平衡狀態(tài)。浮子上升,鐵心上移,電感變化,輸出信號改變。上圖所示是變隙電感式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成,銜鐵與膜盒的上端連在一起。當(dāng)壓力進(jìn)入膜盒時(shí),膜盒的頂端在壓力P的作用下產(chǎn)生與壓力P大小成正比的位移。于是銜鐵也發(fā)生移動(dòng),從而使氣隙發(fā)生變化,流過線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化,電流表指示值就反映了被測壓力的大小。2.變隙電感式壓力傳感器上圖所示為變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器。它主要由C形彈簧管、銜鐵、鐵芯和線圈等組成。當(dāng)被測壓力進(jìn)入C形彈簧管時(shí),C形彈簧管產(chǎn)生變形,其自由端發(fā)生位移,帶動(dòng)與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動(dòng),使線圈1和線圈2中的電感發(fā)生大小相等、符號相反的變化,即一個(gè)電感量增大,另一個(gè)電感量減小。電感的這種變化通過電橋電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。由于輸出電壓與被測壓力之間成比例關(guān)系,所以只要用檢測儀表測量出輸出電壓,即可得知被測壓力的大小。3.變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器可以直接用于位移測量,也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量,如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。上圖所示為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。它由懸臂梁1和差動(dòng)變壓器2構(gòu)成。測量時(shí),將懸臂梁底座及差動(dòng)變壓器的線圈骨架固定,而將銜鐵的A端與被測振動(dòng)體相連。當(dāng)被測體帶動(dòng)銜鐵以Δx(t)

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