传感器技术第3章-电感式传感器.ppt

3.4.1 自感式传感器的应用 自感式传感器具有灵敏度比较好(可测0.1的直线位移)、输出信号比较大、信噪比比较好、工艺要求不高、加工容易的特点，但是存在非线性，消耗功率较大，测量范围比较小的缺点。自感式传感器一般用于接触测量，可用于静态和动态测量，它主要用于位移测量，也可用于振动、压力、荷重、流量、液位等参数测量。 第3章 电感式传感器 1. 自感式压力传感器 第3章 电感式传感器 2. 自感式位移传感器 第3章 电感式传感器 3. 电感测厚仪 第3章 电感式传感器 3.4.2 差动变压器的应用 差动变压器式传感器具有精度高(达0.l量级)，线圈变化范围大(可扩大到±l00mm，视结构而定)，结构简单，稳定性好等优点，被广泛应用于位移、加速度、压力、压差、液位、应变、比重、张力和厚度等参数的测量。 第3章 电感式传感器 1. 加速度传感器 第3章 电感式传感器 2. 力平衡式差压计 第3章 电感式传感器 3. 张力传感器 第3章 电感式传感器 3.4.3 电涡流式传感器的应用 电涡流式传感器由于具有测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强，可以实现非接触式测量等优点，被广泛地应用于工业生产和科学研究的各个领域，可以用来测量位移、振幅、尺寸、厚度、热膨胀系数、轴心轨迹和金属件探伤等。 第3章 电感式传感器 1. 位移计 第3章 电感式传感器 2. 振动计 第3章 电感式传感器 3. 厚度计 第3章 电感式传感器 4. 转速计 在一个旋转体上开一条或数条槽，或者加工成齿轮状，旁边安装一个电涡流传感器。当旋转体转动时，传感器将周期性地改变输出信号，此电压信号经过放大整形后，可用频率计指示出频率值，可由式算出转速为 式中，f为输出信号的频率(Hz)；N为旋转体的齿数；为被测体的转速(r/min)。 第3章 电感式传感器 5. 涡流探伤 电涡流式传感器可以对被测对象进行非破坏性的探伤，例如检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以及焊接部位的探伤等。在检查时，使传感器与被测体的距离不变，如有裂纹出现时，导体电阻率、磁导率发生变化，从而引起传感器的等效阻抗发生变化，通过测量电路达到探伤的目的。 此外，涡流传感器还可制成开关量输出的检测元件，这时可使测量电路大为简化。目前，应用比较广泛的有接近开关，也可用于技术金属零件的计数。 第3章 电感式传感器 L1 R22 L21 M1 M2 L22 R21 R1 ～ ～ ～ 2、温度变化的影响 　　周围环境温度的变化，引起线圈及导磁体磁导率的变化，从而使线圈磁场发生变化产生温度漂移。当线圈品质因数较低时，影响更为严重，因此，采用恒流源激励比恒压源激励有利。适当提高线圈品质因子并采用差动电桥可以减少温度的影响。 3、零点残余电压 当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值(从零点几mV到数十mV)存在，称为零点残余电压。 x -x 0 e2 e20 1 基波正交分量 (a)残余电压的波形 (b)波形分析 1 3 2 4 5 e20 t e1 e20 e t 图中e1为差动变压器初级的激励电压，e20包含基波同相成分、基波正交成分，二次及三次谐波和幅值较小的电磁干扰等。 2 基波同相分量 3 二次谐波 4 三次谐波 5 电磁干扰 零点残余电压产生原因 ①基波分量 由于差动变压器两个次级绕组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M、自感L及损耗电阻R）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电动势数值不等。又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀，线圈匝间电容的存在等因素，使激励电流与所产生的磁通相位不同。 零点残余电压产生原因 ①高次谐波 高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不一致产生了非正弦(主要是三次谐波)磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。另外，激励电流波形失真，因其内含高次谐波分量，这样也将导致零点残余电压中有高次谐波成分。 1．从设计和工艺上保证结构对称性 为保证线圈和磁路的对称性，首先，要求提高加工精度，线圈选配成对，采用磁路可调节结构。其次，应选高磁导率、低矫顽力、低剩磁感应的导磁材料。并应经过热处理，消除残余应力，以提高磁性能的均匀性和稳定性。由高次谐波产生的因素可知，磁路工作点应选在磁化曲线的线性段。 消除零点残余电压方法： 采用相敏检波电路不仅可鉴别衔铁移动方向，而且把衔铁在中间位置时，因高次谐波引起的零点残余电压消除掉。如图，