第4章 電感傳感器.ppt

1、第四章 電感式傳感器,電感式傳感器的基本原理是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈電感量（自感或互感）的變化，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。,第一節(jié) 自感式電感傳感器,1.變間隙型： 2.變面積型 3.螺線(xiàn)管型 4.差動(dòng)型,線(xiàn)圈電感算式： N -線(xiàn)圈匝數(shù)。 Rm - 磁路總磁阻。,一、自感式電感傳感器的工作原理 （一）變間隙型電容傳感器,磁路總磁阻：,故：,考慮鐵磁材料的磁阻相對(duì)很小，則：,特點(diǎn)：靈敏、線(xiàn)性差、裝配難,（二）變面積型電容傳感器,仍有：,兩種傳感器的特性曲線(xiàn),特點(diǎn)：靈敏稍差、線(xiàn)性較好、量程大。,（三）螺線(xiàn)管型電感式傳感器,線(xiàn)圈,銜鐵,總長(zhǎng),線(xiàn)圈半徑,插入長(zhǎng)度,銜鐵半徑,特點(diǎn)：靈敏稍差、線(xiàn)性好

2、、量程大、易批量生產(chǎn)。,（四）差動(dòng)式電感傳感器,結(jié)構(gòu)：兩個(gè)線(xiàn)圈幾何尺寸完全相同 鐵心安裝完全對(duì)稱(chēng)。 特點(diǎn)：提高靈敏度、改善線(xiàn)性度、對(duì)溫度變化、易于補(bǔ)償電源頻率變化影響。,二、自感式電感傳感器的測(cè)量電路 -交流電橋 （一）電阻平衡臂電橋,考慮：,輸出對(duì)稱(chēng)電橋，單臂測(cè)量時(shí)：,雙臂差動(dòng)測(cè)量時(shí)：,（二）變壓器式電橋,+Z,-Z,當(dāng)銜鐵上移，使 Z1=Z+Z，Z2=Z-Z時(shí)，,* 一種帶有相敏整流的交流電橋,電壓表讀數(shù)大小反映銜鐵的位移；電壓表極性反映移動(dòng)方向。,銜鐵在中間位置時(shí),無(wú)論正負(fù)半周，C、D兩點(diǎn)等電位，電橋平衡，輸出UCD=0V。,當(dāng)銜鐵上移，D點(diǎn)將比C點(diǎn)電位高，認(rèn)為電壓表正偏。,當(dāng)銜鐵上移，

3、負(fù)半周D也比C點(diǎn)電位高，電壓表仍正偏。：,結(jié)論：無(wú)論正負(fù)半周，只要銜鐵上移，電壓表頭就正轉(zhuǎn)。 位移越多，指針偏轉(zhuǎn)越大。 同理：無(wú)論正負(fù)半周，只要銜鐵下移，電壓表頭就反轉(zhuǎn)。 位移越多，指針偏轉(zhuǎn)越大。,（三）緊耦合電感臂電橋,該電路理論分析略。,第二節(jié) 差動(dòng)變壓器,一、工作原理,當(dāng)鐵心位于正中，,當(dāng)鐵心左移，E2增大,當(dāng)鐵心右移，E2減小,因兩個(gè)副邊反向串聯(lián),E2的計(jì)算：,差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線(xiàn)：,差動(dòng)變壓器運(yùn)行中存在的問(wèn)題： 零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì) 由于差動(dòng)變壓器無(wú)法做到兩個(gè)副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)完全對(duì)稱(chēng)，所以即使沒(méi)有位移輸入，電路也會(huì)輸出一定的電動(dòng)勢(shì)E0。,減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)的方法： 1.從制造工藝上減小

4、殘余電動(dòng)勢(shì)。 2.選擇利于消除殘余電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量電路。 3.采用補(bǔ)償電路,調(diào)整元件參數(shù),消除殘余電動(dòng)勢(shì)。,減小殘余電動(dòng)勢(shì)的 補(bǔ)償電路,二、差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路,（一）差動(dòng)相敏檢波電路,當(dāng)鐵心位于正中時(shí)，電路對(duì)稱(chēng)，輸出交流，平均為0。,（二）差動(dòng)整流電路,e-e,三、電感式傳感器的應(yīng)用,（一）位移測(cè)量,電感測(cè)微儀的 軸向測(cè)試頭,（二）力和壓力測(cè)量,（三）振動(dòng)和加速度測(cè)量,（四）液位測(cè)量,銜鐵,差動(dòng) 變壓器,彈簧,殼體,第三節(jié)電渦流式傳感器,利用渦流效應(yīng)原理制造的傳感器。,二、高頻反射式電渦流傳感器,三、低頻透射式電渦流傳感器,四、測(cè)量電路,（一）電橋電路,兩個(gè)差動(dòng)渦流線(xiàn)圈,（二）諧振法測(cè)量電路,并聯(lián)諧振的諧振頻率：,并聯(lián)諧振時(shí)的阻抗最大：,線(xiàn)圈電感的變化，會(huì)引起（1）振蕩電路阻抗變化； （2）諧振頻率變化。 因此，測(cè)量這兩種的任一種都可以測(cè)出電感量的變化。,（1）調(diào)幅式測(cè)量電路,（L Z變化 輸出變化）,（2）調(diào)頻式測(cè)量電路,（L 振蕩頻率變化）,傳感器,分布 電容,五、電渦流式傳感器的應(yīng)用,（三）測(cè)量轉(zhuǎn)速,被測(cè) 零件,渦流 傳感器,被測(cè) 零件,渦流 傳感器,設(shè)測(cè)出