- 1、本文档共91页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
第3章电感式传感器(《传感器基础》课件)
第3章 电感式传感器 3.1 自感式传感器 3.2 差动变压器式传感器 3.3 电涡流式传感器 3.4 电感式传感器的应用 第3章 电感式传感器 电感式传感器是建立在电磁感应的基础上,利用线圈自感或互感的改变来实现非电量的检测。 电感式传感器的种类很多,本章主要介绍利用自感原理的自感式传感器(通常称为电感式传感器),利用互感原理的互感式传感器(通常称为差动变压器式传感器),利用涡流原理的电涡流式传感器。 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 自感式传感器是把被测量的变化转换成自感L的变化,通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。 按磁路几何参数变化形式的不同,目前常用的自感式传感器有变气隙式、变截面积式和螺线管式三种。 图所示是自感式传感器的原理图。 如果空气隙δ较小,且不考虑磁路的铁损,则线圈的自感可按下式计算: 因为导磁体的磁导率远大于空气磁导率,即气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻,所以线圈的自感为 由式可以看出,当线圈匝数一定时,电感量与空气隙厚度成反比,与空气隙相对截面积成正比。若不变,变化,则L为的单值函数,可构成变气隙式传感器,如图(a)所示。若不变,变化,则可构成变截面积式传感器,如图 (b)所示。若线圈中放入圆柱形衔铁,则是一个可变自感,当衔铁上、下移动时,自感量将相应发生变化,这就构成了螺线管型自感传感器,如图(c)所示。 上述自感传感器,虽然结构简单,运行方便,但也有缺点,如自线圈流往负载的电流不可能等于0,衔铁永远受有吸力,线圈电阻受温度影响,有温度误差,不能反映被测量的变化方向等,因此在实际中应用较少,而常采用差动自感传感器。差动自感传感器对干扰、电磁吸力有一定补偿的作用,还能改善特性曲线的非线性。 差动变隙式电感传感器的原理结构图 差动变隙式自感传感器的工作原理如下: ① 初态时:若结构对称,且动铁居中,则 ② 动铁上移时:则 第3章 电感式传感器 ③ 动铁下移时:同理可得 由以上分析可得,动铁位移时,输出电压的大小和极性将跟随位移的变化而变化。输出电压不但能反映位移量的大小,而且能反映位移的方向。由前面的推导可知,输出电压正比于,因而灵敏度较高,非线性减小 3.1.2 电感计算及输出特性分析 根据式上式,自感式传感器特性曲线如图所示,可以看出不是线性的,是一双曲线,当时,L为∞,如果考虑到导磁体的磁阻,即当时,L不等于∞,而有一定的数值,其曲线在较小时,如图中虚线所示。如上、下移动衔铁使面积S改变,从而改变L值时,则的特性为一条直线。 设电感式传感器初始气隙为,初始电感量为,衔铁位移引起的气隙变化量为,从式中可知,与之间是非线性关系。初始电感量为 为了保证一定的测量范围和线性度,一般取 电感的变化量为 电感的相对变化量为 第3章 电感式传感器 当 时,用泰勒级数展开级数形式,即 忽略高次项,可得 式中,负号表示若气隙增大,则电感减小;若气隙减小,则电感增大。 由式可知,气隙型电感传感器的灵敏度为 非线性误差与 的大小有关,其表达式为 实际上,高次项是造成非线性的主要原因。当越小时,则高次项迅速减小,非线性得到改善。 由此可见,变气隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾,所以变气隙式电感传感器用于测量微小位移时是比较精确的。为了减小非线性误差,实际测量中广泛采用差动式电感传感器。 从图可知,若衔铁向上移动时,差动式电感传感器的电感变化量为 电感的相对变化量为 当 时,上式用泰勒级数展开成级数形式为 忽略高次项,可得 其灵敏度为 非线性误差为 可见,灵敏度提高了1倍,非线性误差减小了一个数量级。 比较单线圈和差动两种变隙式电感传感器的特性,可以得到如下结论: ① 差动式比单线圈式的灵敏度高1倍。 ② 差动式的非线性项等于单线圈非线性项乘以( )因子,因为,所以差动式的线性度得到明显改善。 3.1.3 测量电路 自感式传感器实现了把被测量的变化转变为自感的变化,为了测出自感的变化,同时也为了送入下级电路进
文档评论(0)