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，它是把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類: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δ時，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，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).差動型變間隙型差動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中或者在磁場中運(yùn)動時，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、軸心軌跡的測量徑向振動的測量構(gòu)件振幅的測量構(gòu)件振型的測量軸心軌跡的測量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)速的測量12

案例：

測厚案例：

零件計數(shù)13

案例：連續(xù)油管的橢圓度測量CoiledTubeEddySensor

ReferenceCircle

原理：14

案例：

無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。

火車輪檢測油管檢測15

3.變壓器式--差動變壓器工作原理: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,動力;氣壓,溫度;振動,速度,加速度;等.案例：板的厚度測量

~案例：張力測量▲

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電容式傳感器

1.變換原理

將被測物理量的變化轉(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)被測量δ、A或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。如果保持其中的兩個參數(shù)不變，而僅改變另一個參數(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

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，則上式可簡化為最大位移應(yīng)小于間距的1/10差動式改善其非線性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、容量改變而改變來測量溫度、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，傳感器的初始電容當(dāng)被測電介質(zhì)進(jìn)入極板間L深度后，引起電容相對變化量為電容變化量與電介質(zhì)移動量L呈線性關(guān)系電容式傳感器主要性能1.靜態(tài)靈敏度被測量緩慢變化時傳感器電容變化量與引起其變化的被測量變化之比2.非線性變極距型，其靜態(tài)靈敏度為將上式展開成泰勒級數(shù)得差動結(jié)構(gòu)也可提高靈敏度但δ過小易導(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形式，并取兩電容之差為輸出量29