第三章电感传感器概述.ppt

电感式传感器的工作基础：电磁感应 即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量 与 衔铁上移 切线斜率变大 与线性度 衔铁上移： 3.1.3 变面积式自感传感器 传感器气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量而变，设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同，则此变面积自感传感器自感L为 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 1. 调幅电路 2. 调频电路 3. 调相电路 4. 自感传感器的灵敏度 (2) 相敏检波电路 (3) 谐振式调幅电路 2.调频电路 3.调相电路 4.自感传感器的灵敏度 3.1.6 自感式传感器应用举例 1. 自感式位移传感器 2. 自感式压力传感器 （2）相敏检波电路 开关式半波相敏检波电路 （2）相敏检波电路 电感式滚珠直径分选装置 实现按滚珠直径大小分类并计数 3.3.3 电涡流传感器测量电路 3.3.4 电涡流式传感器的应用 1、位移测量 2、振幅测量 3、转速测量 4、无损探伤 3.3.3 电涡流传感器测量电路  主要有调频式、 调幅式电路两种。  1. 调频式电路 传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L(x), 该频率可由数字频率计直接测量，或者通过f-V变换，用数字电压表测量对应的电压。 振荡器的频率为 为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L、C装在传感器内。 此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3上，因而对振荡频率f的影响将大大减小。 2. 调幅式电路 由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流io，LC回路输出电压 式中, Z为LC回路的阻抗。 当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率fo，回路呈现的阻抗最大， 谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化。因此，输出电压也随x而变化。输出电压经放大、 检波后， 由指示仪表直接显示出x的大小。  除此之外， 交流电桥也是常用的测量电路。 ① 活动衔铁处于中间位置时 M1=M2=M 故 Uo=0 ② 活动衔铁向上移动时 M1 =M+ΔM， M2 =M-ΔM 故 与E2a同极性，当品质因数Q很大时，与U 1反相 . . ③ 活动衔铁向下移动时 M1 =M-ΔM， M2 =M+ΔM 故 与E2b同极性。当品质因数Q很大时，与U 1同相 . 3. 差动变压器式传感器测量电路问题：（1）差动变压器的输出是交流电压(用交流电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，不能反映移动的方向); （2）测量值中将包含零点残余电压。 　　为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。  (1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出。 全波整流电路和波形图 ～ e1 R R c a b h g f d e USC 衔铁在 零位以下 eab t t t eab t t t eab t ecd t USC t ecd USC USC ecd 衔铁在 零位以上 衔铁在 零位 (b) (a) 在f点为“＋” ，则电流路径是fgdche (参看图a)。反之，如f点为“–” ，则电流路径是ehdcgf。 从图（c）电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是从6到8， 故整流电路的输出电压为 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以U2=0；当衔铁在零位以上时，因为U24 U68 ，则U2 0；而当衔铁在零位以下时， 则有U24 U68，则U2 0。U2的正负表示衔铁位移的方向。  . . . . . . . . . . (2) 相敏检波电路 　　输入信号u2(差动变压器式传感器输出的调幅波电压)通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。 输出信号uo从变压器T1与T2的中心抽头引出。 　　平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。RL为负载电阻。us的幅值要远大于输入信号u2的幅值，