電感傳感器課件

第三章電感傳感器1

電感式傳感器電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類(lèi):電感式傳感器

自感型

可變磁阻型

渦流式

互感型2

1.可變磁阻式(自感型)原理:電磁感應(yīng)

W:線圈匝數(shù)；

L1:軟鐵長(zhǎng)度；μ1：軟鐵磁導(dǎo)率；μ0：空氣磁導(dǎo)率A1：鐵芯導(dǎo)磁截面A0：空氣導(dǎo)磁截面可變磁阻式傳感器基本原理1．線圈2.鐵芯3.銜鐵3

(1).間隙變化型間隙變化型可變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)

當(dāng)μ0

、A0固定不變，改變?chǔ)臅r(shí)，L與δ呈非線形（雙曲線）關(guān)系，

L與δ的雙曲線關(guān)系

傳感器靈敏度：4

(2).面積變化型面積變化型可變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)

當(dāng)μ0

、

δ

固定不變，改變A0時(shí)，L與A0呈線形關(guān)系，

傳感器靈敏度L與A0的線形關(guān)系=常數(shù)5

(3).螺線管型當(dāng)其它參數(shù)不變，僅改變L1，使Rm變化，從而產(chǎn)生電感的變化。6

(5).差動(dòng)型變間隙型差動(dòng)變壓器輸出特性傳感器靈敏度7

2.渦流式電感傳感器

當(dāng)金屬板置于變化磁場(chǎng)中或者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在金屬板中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱(chēng)為渦流。渦流的大小與金屬板的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、厚度t，以及金屬板與線圈距離、激勵(lì)電流、角頻率等參數(shù)有關(guān)。渦流式電感傳感器可分為1）高頻反射式2）低頻投射式8

原線圈的等效阻抗Z變化：(1).高頻反射式（集膚效應(yīng)）高頻反射式渦流傳感器δ

9

(2).低頻透射式（互感原理）低頻透射式渦流傳感器e2隨材料厚度增加變化的規(guī)律10

5.渦流式傳感器的應(yīng)用案例：位移、振幅、軸心軌跡的測(cè)量徑向振動(dòng)的測(cè)量構(gòu)件振幅的測(cè)量構(gòu)件振型的測(cè)量軸心軌跡的測(cè)量11

其中，n為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；f為脈沖頻率；z為轉(zhuǎn)軸上的槽數(shù)或齒數(shù)。案例:轉(zhuǎn)速的測(cè)量12

案例：

測(cè)厚案例：

零件計(jì)數(shù)13

案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量CoiledTubeEddySensor

ReferenceCircle

原理：14

案例：

無(wú)損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。

火車(chē)輪檢測(cè)油管檢測(cè)15

3.變壓器式--差動(dòng)變壓器工作原理:互感現(xiàn)象.16

應(yīng)用:厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度;

壓力,流量,液位;張力,重力,負(fù)荷量;扭矩,

應(yīng)力,動(dòng)力;氣壓,溫度;振動(dòng),速度,加速度;等.案例：板的厚度測(cè)量

~案例：張力測(cè)量▲

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電容式傳感器

1.變換原理

將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化。兩平行極板組成的電容器,它的電容量為:+++

A

當(dāng)被測(cè)量δ、A或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變另一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化。18

2.分類(lèi)

a)極距變化型+++

c)介質(zhì)變化型b)面積變化型:平面線位移型,角位移型,柱面線位移型19

3.靈敏度

a)極距變化型傳感器的靈敏度近似為：變極距電容傳感器

平板電容器初始電容若極距縮小△d非線性關(guān)系若△d/d<<1時(shí)，則上式可簡(jiǎn)化為最大位移應(yīng)小于間距的1/10差動(dòng)式改善其非線性21

傳感器靈敏度b)面積變化型a)直線位移型

直線位移型b)角位移型

傳感器靈敏度

角位移型22

c)介質(zhì)變化型介質(zhì)常數(shù)變化型電容式傳感器大多用于測(cè)量電介質(zhì)的厚度(圖a)、位移(圖b)、液位(圖c)根據(jù)極板介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度、容量改變而改變來(lái)測(cè)量溫度、濕度、容量(圖d)等。電容式液位傳感器初始電容電容與液位的關(guān)系為：當(dāng)L=0時(shí)，傳感器的初始電容當(dāng)被測(cè)電介質(zhì)進(jìn)入極板間L深度后，引起電容相對(duì)變化量為電容變化量與電介質(zhì)移動(dòng)量L呈線性關(guān)系電容式傳感器主要性能1.靜態(tài)靈敏度被測(cè)量緩慢變化時(shí)傳感器電容變化量與引起其變化的被測(cè)量變化之比2.非線性變極距型，其靜態(tài)靈敏度為將上式展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)得差動(dòng)結(jié)構(gòu)也可提高靈敏度但δ過(guò)小易導(dǎo)致電容器擊穿(空氣的擊穿電壓為3kv/mm)在極間加一層云母片(擊穿電壓>103kv/mm)或塑料膜來(lái)改善電容器耐壓性能2.非線性變極距型

δ取值不能大，否則將降低靈敏度采用差動(dòng)形式，并取兩電容之差為輸出量29