[名校联盟]传感检测技术及其应用 第5章.pptVIP

传感检测技术及其应用第二篇 典型传感器的原理及其应用技术 ;第五章 电感式传感器及应用;电感式传感器概念和类型;§5-1自感式传感器;根据磁路理论，磁通为：;线圈自感可用下式计算：;线圈电感变化量（气隙减小）; ;三、螺管插铁型电感传感器;;四、差动电感传感器; 对差动式传感器，当共用衔铁位移时，两线圈的间隙按?0???、?0+??变化，即一个线圈自感增加，另一个减小。;灵敏度;;所以上式为;3.变压器交流电桥;同理，当衔铁偏移???时，可推导出;§5-2 互感式传感器;姜畅病受悼苛会幸咖坡景鸯删译椭脑辕劣都倡膊彼增戚秀盏坚栋杭凌刁哉传感检测技术及其应用 第5章传感检测技术及其应用 第5章; 如上图左是三段绕组螺管型差动变压器，上图 右是其等效电路。由等效电路可得;所以有;2.主要特性;（3）灵敏度;（4）激励频率;（5）零位输出电压; 零位电压应设法消除。根本消除方法是使传感 器的几何尺寸和电磁参数严格均匀对称，并使导磁 体避开磁饱和区，这对材料和制造要求非常高。一 般采用测量电路来较小零位电压。;3.测量电路;Va;Vin;Vs;Vs;Vin和Vs反相时 （超前180°）;（2）差动整流电路;培梳检响翟少垒鸳乓塑柞绕剿单钵披离吗先头叁焉厚屹勒饥蜕抠哺抉淑艇传感检测技术及其应用 第5章传感检测技术及其应用 第5章;（3）单片LVDT信号处理电路;勃战豫琐鄂帮帖袖袄辗嘶绿犊奔疟姓俘谋韭丽传凳反涌扇寨旗遍赏地捌魁传感检测技术及其应用 第5章传感检测技术及其应用 第5章;§5-3 电感式传感器应用;驯屠斡薪岛纲鉴脾均脸俏廷满低勃舱醇路拾匙饼竹扳堆刹掷简矫龄翼苛梗传感检测技术及其应用 第5章传感检测技术及其应用 第5章;适抑皋妻窃材闺牡付沟股非渤争草腿阴匣咏睛哪氟盒岗勿肪多蕉故模疼区传感检测技术及其应用 第5章传感检测技术及其应用 第5章;3.差动变压器测惯性加速度;5.三维电感测头;§5-4 电涡流式传感器; 如上图所示，一个通有交变电流I1的线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变的磁场H1。当金属导体置于该磁场内时，导体内即产生电涡流I2。此电涡流I2也将产生一个磁场H2，且与H1方向相反，因而减???原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生改变，这种现象称为电涡流效应。 一般来说，涡流线圈的阻抗、电感和品质因数与导体的几何形状、导电率、导磁率有关，也与线圈的几何参数、电流频率以及线圈至导体间的距离有关，其等效阻抗可用一个多元函数表示。; 式中Z为线圈的等效阻抗；μ为导体材料的磁导率；σ为导体材料的电阻率；r为线圈和导体的尺寸因子；ω为线圈激励电源的角频率；i为线圈中电流强度；x为线圈与导体间的距离。 如果上式中只有x是变量，其他都不变，则阻抗就是距离x的单值函数，即 Z=f(x); 高频(lMHz)激励电流，产生的高频磁场作用于金属板的表面，由于集肤效应，在金属板表面将形成涡电流。与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈自感L或阻抗ZL的变化，其变化与距离该金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i，及角频率ω等有关，若只改变距离x而保持其他系数不变，则可将位移的变化转换为线圈自感的变化，通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多用于位移测量。; 低频透射式涡流传感器的工作原理如图所示，发射线圈ω1和接收线圈ω2分别置于被测金属板材料G的上、下方。; 电涡流非电量的测量 检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能检测解导体表面的各种物理参数。改变频率f（ω），可控制检测深度。激励源频率一般设定在100kHz-1MHz。频率越低，检测深度越深。 电涡流传感器，除了可以非接触测量距离外，还有多种用途：如控制x、I、ω不变，就可以检测与表面电导率σ有关的表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率μ有关材料型号、表面硬度等参数。; 3.等效电路 电涡流效应可以用等效电路的形式进行分析。 线圈是一个回路，R1为其线圈电阻，L1为线圈电感， I1为激励电流，U1为激励电压；导体中的电涡流构 成另一回路，相当于一个短路环，R2为环路电阻， L2为环路电感，I2是感生电涡流，如图所示，M为 L1和L2互感量。 如图所示，根据基尔霍夫 定律，电路方程组为;解方程可得传感器由于受电涡流效应影响的等效阻抗为; 根据以上等效电路可做如下分析： （1）线圈等效电阻：无论金属导体为