第4部分传感器原理3-电感式技巧.ppt

三、电感式传感器;主要优点： 1）结构简单、工作可靠； 2）灵敏度高，能分辨0.01μm的位移变化； 3）测量精度高、零点稳定、输出功率较大； 4）可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在工业自动控制系统中被广泛采用； 主要缺点： 1）灵敏度、线性度和测量范围相互制约； 2）自身频率响应低，不适用于快速动态测量。;1.自感型;线圈电感L 由电工学可知，匝数为N 的线圈电感为;线圈电感L 由电工学可知，匝数为N 的线圈电感为;自感型可变磁阻式传感器的自感 L;;电感式接近传感器（金属）;（2）涡流式 ; 通常把电涡流传感器按激磁电源频率高低分为两大类：高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器，前者用于非接触式位移变量的检测，后者仅用于金属板厚度的测量。; 分析表明，影响高频线圈阻抗 Z 的因素，除了线圈与金属板间距离 d 以外，还有金属板的电阻率r ，磁导率 m 以及线圈激磁圆频率 w 等。当改变其中某一因素时，即可达到不同的变换目的。例如，变化 d ，可作为位移、振动测量；变化 r 或 m 值，可作为材质鉴别或探伤等。;高频反射式电涡流传感器测量电路;调频电路;②低频透射式电涡流传感器; 电涡流传感器可用于动态非接触测量，测量范围视传感器结构、线圈匝数和励磁频率而定，一般从±(1~10) mm，最高分辨力可达0.1μm 。此外，具有结构简单、使用方便、不受油污等介质的影响等优点。因此，近年来涡流式位移和振动测量仪、测厚仪和无损检测探伤仪等在机械、冶金等部门中日益得到广泛应用，在径向振摆、回转轴运动误差、转速和厚度测量，以及在零件计数、表面裂纹和缺陷测量中都有应用，如图所示。;电涡流传感器应用实例;电涡流传感器产品;案例：连续输油管的椭圆度测量;案例：无损探伤;2.互感型—差动变压器式电感传感器 ;互感型—差动变压器; 差动变压器的输出电压是 交流量，其幅值与铁心位移成 正比，输出值如用交流电表指 示，只能反映铁心位移的大小， 不反映移动的方向性。其次， 交流电压输出存在一定的零点 残余电压。它是由于两个二次 侧线圈结构不对称，以及一次 侧线??铜损电阻、铁磁质材料不均匀、线圈间分布电容等原因形成。所以，即使铁心处于中间位置时，输出也不为零。为此，差动变压器式传感器的后接电路形式，需要采用既能反映铁心位移方向性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。;差动相敏测量电路原理; 差动变压器式电感传感器具有精确度高 (最高分辨力可达0.1mm)、线性范围大 (可扩展到?100mm)、稳定性好和使用方便的特点，被广泛用于直线位移测定。但其实际测量频率上限受到传感器机械结构的限制。 借助于弹性元件可以将压力、重量等物理量转换为位移的变化，故也将这类传感器用于压力、重量等物理量的测量。 ;差动变压器位移传感器;案例：板的厚度测量