传感器与检测技术第二版胡向东著.pptVIP

2002/12总结 ② 动铁芯上移时：则 代入式得 ③ 动铁芯下移时：同理可得 调频电路：振荡频率 。当L变化时，振荡频率随之变化，根据f的大小即可测出被测量的值。具有严重的非线性关系。 谐振式调频电路 下页 上页 返回 4.1.4 变磁阻电感式传感器的应用 变气隙电感式压力传感器结构图 当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生与压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值就反映了被测压力的大小。  下页 上页 返回 当被测压力进入C形弹簧管时，C形弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，另一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出。由于输出电压与被测压力之间成比例关系， 所以只要用检测仪表测量出输出电压， 即可得知被测压力的大小。 变气隙差动电感式压力传感器 下页 上页 返回 　 电感测微仪：测量杆与衔铁连接，工作的尺寸变化或微小位移经测量杆带动衔铁移动，使两线圈内的电感量发生差动变化，其交流阻抗发生相应的变化，电桥失去平衡，输出一个幅值与位移成正比、频率与振荡器频率相同、相位与位移方向对应的调制信号。 　　动态测量范围为± 1mm，分辨率为1um ，精度可达到3%。 电感测微仪 下页 上页 返回 下页 上页 返回 4.2 差动变压器电感式传感器 将被测量的非电量转换为互感变化量的传感器称为互感式传感器。这种互感传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接，故称差动变压器式传感器，简称差动变压器。在这种传感器中，一般将被测量的变化转换为变压器的互感变化，变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电动势。 差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式。 下页 上页 返回 1—初级线圆； 21，22—次级两差动初线圆； 3—线圆绝缘框架； 4—活动衔铁 4.2.1 螺线管式差动变压器工作原理 下页 上页 返回 当一次线圈加以适当频率的电压激励时，在两个二次线圈中就会产生感应电动势，如果变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，两次级线圈的互感系数M1=M2，将有E21=E22，则U2=E21-E22=0，即差动变压器输出电压为0。 下页 上页 返回 当铁芯向右移动时，在右边二次线圈内穿过的磁通比左边二次线圈多些，所以互感也大些，感应电动势E21增加；另一个线圈的感应电动势E22逐渐减小；反之，铁芯向左移动时，E21减小，E22增加。 设两个二次线圈的输出电压分别为U21和U22，如果将二次线圈反向串联，则传感器的输出电压U2=U21-U22。 下页 上页 返回 当铁芯移动时，U2就随着铁芯位移x成线形增加，其特性如图所示，形成V形特性。如果以适当方法测量U2，就可以得到与x成正比的线性读数。 下页 上页 返回 当次级开路时，初级线圈的交流电流为 次级线圈的感应电动势为 差动变压器的空载输出电压为 其有效值为 2. 等效电路分析 下页 上页 返回 由以上分析可得： ① 当活动衔铁处于中间位置时M1=M2，故此时输出电压U2=0。 ② 当活动衔铁上移时，M1＞M2，此时输出电压 U2＜0。 输出阻抗为 其复阻抗的模为 下页 上页 返回 ③ 当活动衔铁下移时，M1＜M2，此时输出电压U2＞0。 输出电压还可以写成 下页 上页 返回 1. 差动整流电路 4.2.2 测量电路 下页 上页 返回 差动变压器的输出电压为上述两电压的代数和，即 U2=U24 - U68 对于图 (b)全波电压 输出电路： 当铁芯在中间位置时，U24=U68 ，所以U2=0 ； 当铁芯在零位以上时，因为U24U68 ，则U2＞0； 当铁芯在零位以下时，因为U24U68 ，则U2＜0。 可见铁芯在零位以上或以下时，输出电压的极性相反，于是零点残余电压会自动抵消。此外，该电路还具有结构简单、分布电容影响小和便于远距离传输等优点，获得广泛的应用。 下页 上页 返回 差动变压器和LZX1（相敏整流放大器）的连接电路如图所示。u2为信号输入电压，us为参考输入电压，R为调零电位器，C为消振电容，移相器使参考电压和差动变压器次级输出电压同频率，相位相同或相反。 2. 相敏检波电路 4.2.3