05第五章电感式传感器.docVIP

电感式传感器 电感式传感器是以电磁感应为基础，利用线圈电感或互感的改变来实现非电量的测量。 电感式传感器分为变阻磁式、变压器式、涡流式等形式。 电感式传感器工作可靠，寿命长。 电感式传感器灵敏度高，分辨力高（位移变化，角度变化）。 电感式传感器精度高，线性好（非线性误差可达）。 电感式传感器性能稳定，重复性好。 电感式传感器存在交流零位信号，不适于高频动态信号测量。 变阻磁式传感器 变阻磁式传感器的工作原理 结构 磁阻 电感 变气隙厚度电感式传感器 变气隙面积电感式传感器 等效电路 等效电路 传感器的、、的大小将影响传感器的性能。 传感器的、、可以根据实际传感器的机构进行计算，也可以用实验方法测得。 输出特性分析 电感：设：，，，则有 输出特性 其他变阻磁式传感器 变磁导率电感式传感器，它利用压磁效应实现，压磁效应是铁芯在一定压力作用下，其磁导率将发生变化的效应。 螺管式电感传感器： 差动螺管式电感传感器： 信号调节电路 差动传感器的电桥电路 平衡时 非平衡时， 影响传感器精度的因素分析 电源电压和频率的波动影响 温度变化的影响 非线性特性的影响 输出电压与电源电压之间的相位差的影响 电桥的残余不平衡电压的影响-零位误差 电感式传感器的应用 P118图6-9 P118图6-10 螺管式差动变压器 螺管式差动变压器工作原理 结构 输出电压 螺管式差动变压器等效电路 等效电路 等效电路分析 螺管式差动变压器基本特性 灵敏度： 在单位激励电压下，铁芯移动单位距离的输出电压叫灵敏度（单位V/mm/V）。 一般差动变压器的灵敏度大于50V/mm/V。 频率特性： 一般差动变压器工作频率为400Hz~5kHz 灵敏度随工作频率而改变 相位特性： 次级电压相位导前初级电压相位几度到几十度。 小型和低频差动变压器导前相位角大，大型和高频差动变压器导前相位角小。 铁芯零点移动有180度的导前相位角变化，同时铁芯移动还会有附加的导前相位角变化。 线性范围： 输出电压与铁芯位移为线性关系，并且导前相位角保持一定，频率特性平直的范围为线性范围。 线性范围一般的铁芯移动线圈骨架长度的范围。 线性范围可以依靠测量电路来扩展。 温度特性： 温度影响铁芯、线圈、骨架等的机械参数，这使差动变压器输出电压将受到温度的影响。 温度影响铁芯、线圈、骨架等的电磁参数，这也使差动变压器输出电压将受到温度的影响。 螺管式差动变压器的交流电压测量电路 交流电压测量：用电压表直接测量输出电压。 螺管式差动变压器的相敏整流电路： 加入一大幅度比较电压，它与输出电压同频率。 铁芯位置不同输出电压相位不同，即与有不同的相位。 铁芯位置不同输出电压相位不同，即与有不同的相位。 整流电路进行相位整流（相当于插入载波解调） 螺管式差动变压器的差动整流电路 两个次级电压分别整流，铁芯位置偏离中心，两个电压不同。 两个整流电压相减得输出电压，它反映了铁芯的位置。 螺管式差动变压器的应用 差动变压器可以测量位移、加速度、压力、压差、液位等。 差动变压器测量液位的原理 涡流式传感器 高频反射式涡流传感器 涡流的发生和等效电路 高频电流产生高频磁场，高频磁场产生高频涡流，高频涡流产生反高频磁场，反高频磁场抵抗高频磁场，使得高频线圈电感变成。高频线圈电阻变成。 高频线圈电感和电阻的改变与，，，有关，而它们与有关，所以改变，可以改变高频电流。 只与有关，所以只与有关，可用于测距。 定频测距电路 调频测距电路 低频透射式涡流传感器 涡流的发生 低频电流产生低频磁场，低频磁场产生低频涡流，低频涡流损耗能量使透射的低频磁场减小，从而减小了接受线圈的感应电压。 低频涡流损耗能量与导体的厚度有关，所以接受线圈的感应电压也就与导体的厚度有关。 低频透射式涡流传感器可用于测厚度等。 H 鉴频 改变，电感改变，使得正弦波频率改变，鉴频输出电压改变 振荡器 改变，电感改变，使得正弦波幅度改变，检波输出电压改变 检波 等幅 振荡器 R R 高频涡流 高频电流 H ~ 高阻 负载 低阻 负载 ~ 高阻 负载 ~ ~ 相位=铁芯位置相位 灵敏度 整流输出 ~ 铁芯 次级线圈S2 初级线圈P 次级线圈S1 铁芯 b 变气隙厚度 变气隙面积 线圈2 线圈1 插棒式铁芯 螺管式线圈 插棒式铁芯