传感器与检测技术---第4章 电感式传感器.pptVIP

4.1 自感式传感器 4.2 互感式传感器 4.3 电涡流式传感器 课间休息 L1 L2 δ 1 2 3 图 4－3 差动变间隙电感传感器 1－铁芯 2－线圈 3－衔铁 Us Uo R R 实际特性曲线 理论特性曲线 零点残余电压 U2 下面结合图 4 - 14（c）, 分析差动整流工作原理。 从图 4 - 14（c）电路结构可知, 不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何, 流经电容C1的电流方向总是从2到4, 流经电容C2的电流方向从6到8, 故整流电路的输出电压为 U2=U24-U68 (4 - 28) 当衔铁在零位时, 因为U24=U68 , 所以U2=0; 当衔铁在零位以上时, 因为U24U68, 则U20; 而当衔铁在零位以下时, 则有U24U68, 则U20 。  差动整流电路具有结构简单, 不需要考虑相位调整和零点残余电压的影响, 分布电容影响小和便于远距离传输等优点, 因而获得广泛应用。 2. 相敏检波电路 电路如图 4 - 15 所示。VD1、VD2、VD3、 VD4 为四个性能相同的二极管, 以同一方向串联成一个闭合回路, 形成环形电桥。 输入信号u2(差动变压器式传感器输出的调幅波电压)通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线。 参考信号u0通过变压器T2加入环形电桥的另一个对角线。 输出信号uL从变压器Ｔ1与Ｔ2的中心抽头引出。平衡电阻R起限流作用, 避免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。RL为负载电阻。u0的幅值要远大于输入信号u2的幅值, 以便有效控制四个二极管的导通状态, 且u0和差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电， 保证二者同频、同相（或反相）。 由图 4 - 16（a）、（c）、 (d)可知, 当位移Δx 0时, u2与u0同频同相, 当位移Δx 0时, u2与u0 同频反相。  Δx 0时, u2与u0为同频同相, 当u2与u0均为正半周时, 见图 4 - 15（a）, 因为u0u2，环形电桥中二极管VD1、ＶD4截止, VD2、VD3导通, 则可得图 4 - 15（b）的等效电路。 式中，n1，n2分别为变压器T1、T2的变压比。 (4 - 29) (4 - 30) 采用电路分析的基本方法, 可求得图 4 - 15（b）所示电路的输出电压uL的表达式 同理当u2与u0均为负半周时, 二极管VD2、VD3截止, VD1、 VD4导通。 其等效电路如图 4 - 15（c）所示, 输出电压uL 表达式与式(4 -31）相同, 说明只要位移Δx0, 不论u2与u0是正半周还是负半周，负载RL两端得到的电压uL始终为正。 (4 - 31) 当Δx0时，u2与u0为同频反相。采用上述相同的分析方法不难得到当Δx0时, 不论u2与u0是正半周还是负半周, 负载电阻RL两端得到的输出电压uL表达式总是为 所以上述相敏检波电路输出电压uL的变化规律充分反映了被测位移量的变化规律, 即uL的值反映位移Δx的大小, 而uL的极性则反映了位移Δx的方向。 四、 差动变压式传感器的应用 差动变压器式传感器可以直接用于位移测量, 也可以测量与位移有关的任何机械量, 如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。  图 4 - 17 所示为差动变压器式加速度传感器的结构示意图。 它由悬臂梁 1 和差动变压器 2 构成。测量时, 将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定, 而将衔铁的A端与被测振动体相连。 当被测体带动衔铁以Δx(t)振动时, 导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。  根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将产生呈涡旋状的感应电流, 此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。  根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。按照电涡流在导体内的贯穿情况, 此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类, 但从基本工作原理上来说仍是相似的。 它的最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量, 另外还具有体积小, 灵敏度高, 频率响应宽等特点, 应用极其广泛。 一、 工作原理 图 4 - 18 为电涡流式传感器的原理图, 该图由传感器线圈和被测导体组成线圈——导体系统。  ? 根据法拉第定律, 当传感器线圈通以正弦交变电流 i