第4章电感式传感器讲述.ppt

电涡流式传感器的线圈与被测金属导体间的距离x的变化可以转换为品质因数、阻抗、线圈电感量三个参数的变化。利用阻抗的测量转换电路一般采用电桥电路，属于调幅电路。利用线圈电感量的测量转换电路一般采用谐振电路，根据输出是电压幅值还是电压频率，谐振电路又可分为调幅和调频两种。 4.3.3 电涡流式传感器的测量转换电路 1.电涡流式传感器的电桥电路 图4-18 电涡流式传感器的电桥电路 线圈阻抗的变化转化成电压幅值的变化。 电涡流式传感器线圈与电容并联组成并联谐振电路。该并联谐振电路的谐振频率为 式中，f0为谐振电路的谐振频率（Hz）；L为电涡流式 传感器线圈的电感（H）；C为谐振电路的电容（F）。 谐振电路的等效阻抗 为 式中， 为谐振电路的等效损耗电阻（Ω）。 2.电涡流式传感器的谐振电路 图4-19 调幅式电路的原理图 1）调幅式电路 石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的电压Uo的幅度大小反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。 图4-20 调频式电路的原理图 2）调频式电路 当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流线圈的电感量L 也随之改变，引起LC 振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将?f转换为电压?Uo 。 电涡流式传感器测量的恒定参数、变化量及主要用途见表4-1。 表4-1 电涡流式传感器测量的恒定参数、变化量及主要用途 恒定参数 变化量 主要用途 ρ、μ、f、γ x 位移、厚度尺寸及振动幅度的测量 μ、f、γ、x ρ 温度检测及材质的判断 ρ、x、f、γ μ 应力及硬度的测试 f、γ ρ、μ、x 物体的探伤 4.3.3电涡流式传感器的应用 图4-25 位移—电压关系曲线 1.位移测量 图4-26 电涡流式传感器 图4-27 测量汽轮机涡轮叶片的振幅 监控主轴的径向振动 2.振幅测量 图4-28 轴的振动测量 通过测量间隙来测量径向跳动 * * 偏心和振动检测 * * 在被测金属板l的上下方各装一个电涡流式传感器的探头2，两个电涡流式传感器之间的距离为D，且与被测金属板1的上下表面分别相距x1和x2，这样被测金属板的厚度为t＝D－（x1＋x2），当两个传感器在工作时分别测得x1和x2，转换成电压值后相加，相加后的电压值与两传感器间距离D对应的设定电压相减，就得到与板厚相对应的电压值。 3.厚度测量 图4-29 厚度测量的示意图 1—被测金属板； 2—电涡流式传感器的探头 测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪 测量冷轧板厚度 * * 4.转速测量 若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f（单位为Hz），则转轴的转速n（单位为r/min）的计算公式为 * * 各种测量转速的传感器及其与齿轮的相对位置 * * 电动机转速测量 * * 5.电涡流表面探伤 手持式裂纹测量仪 * * 油管探伤 滚子涡流探伤机 滚子涡流探伤机是由计算机控制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专用设备，可探出深 30μm的表面微小裂纹。 * * （参考无锡市通达滚子有限公司资料） * * * * 差动式电感传感器的特性 从曲线图可以看出，差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。 从结构图可以看出，差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。 * * 4.1.2 自感式传感器的测量转换电路 测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（幅值），还可以反映位移的方向（相位）。这种检波电路称为相敏检波电路。 * * 1. 变压器式交流电桥 变压器式交流电桥测量电路如图 3- 5所示, 电桥两臂Z1、 Z2为传感器线圈阻抗, 另外两桥臂为交流变压器次级线圈的 1/2 阻抗。当负截阻抗为无穷大时, 桥路输出电压 当传感器的衔铁处于中间位置, 即Z1= Z2=Z时有 =0, 电桥平衡。