[信息与通信]第4章 电感式传感器.pptVIP

当衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁位移变化。 若衔铁下移 若衔铁上移 ∵ 磁阻影响W2aW2b，使互感M1M2 ∴ E2a↑而E2b↓. . . 在传感器的量程范围内衔铁位移越大差动输出电动势越大，并且输出电压大小和符号反映了铁芯位移的大小和方向. 1、工作原理--螺线管式差动变压器 当E2aE2b随衔铁位移x变化 时，U2也必将随x而变化. . . . 图4-13 差动变压器等效电路 Ma Mb 1 2 图4-14 差动变压器输出电压的特性曲线 1、工作原理--螺线管式差动变压器 存在ΔUo (输出电压≠0 ) 使传感器的特性曲线不经过零点,造成实际特性与理论特性不完全一致. 差动变压器输出电压U2与活动衔铁位移Δx的关系曲线. . 差动变压器通过其可动衔铁的移动，改变其原边、副边之间的互感相应变化.　 当次级开路时，一次绕组中的回路电流 2、基本特性--螺线管式差动变压器 Ma Mb 图4-13 差动变压器等效电路 1 2 U1：初级线圈激励电压 ω：激励电压U2的角频率 I1 、r1、L1：初级线圈激励电流、直流电阻和电感 . . Ma、Mb为初级绕组与两次级绕组的互感 根据电磁感应定律二次绕组中感应电势为: 差动 输出 电压 差动 输出 输出电压有效值 输出电压与互感的差值有关：只要求出互感MaMb 对活动衔铁位移的关系式，再代入U2中，即可得到螺线 管式差动变压器基本特性表达式： 2、基本特性--螺线管式差动变压器 互感系数 W1,W2：初, 次绕组砸数 RMa,RMb ：磁阻 线圈中的磁通量 输出电压的幅值取决于线圈互感,即衔铁在线圈中移动的距离U2与U1的相位由衔铁的移动方向决定。 ① 当衔铁处于中间位置时（磁阻相同）， 即 Ma = Mb = M，E2a=E2b 则 U2= 0 。 ． ． ② 当衔铁上移时 Ma = M+ΔM（RMa磁阻下降，互感Ma↑） Mb = M-ΔM （RMb磁阻增加，互感Mb↓） 与E2a同极性。 . 则 ∴ E2aE2b ． ． ． ③ 当衔铁下移时 Ma = M-ΔM Mb = M+ΔM 则 与E2b同极性. . ∴E2aE2b ． 2、基本特性--螺线管式差动变压器 （1）与一次电压U1的大小有关，U1↑→U2↑ 　　 但U1不能过大，否则引起差动变压器发热； （2）与二次绕组匝数有关，W↑→M↑→U2↑。 与U2有关的因素 衔铁上、下移动时 互感系数 W1,W2：初, 次绕组砸数 RMa,RMb ：磁阻 线圈中的磁通量 2、基本特性--螺线管式差动变压器 2. 交流电桥式测量电路 图4-5 交流电桥测量电路 设Z1 = Z+ΔZ1, Z2 = Z-ΔZ2对于高Q值差动式电感传感器 ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)， 则电桥输出电压为 ∝ 交流电桥是电感传感器的主要测量电路，为了提高灵敏度，改善线性度，电感线圈一般接成差动形式。 Z：衔铁在中间位置时单个线圈的复阻抗 ΔZ1,ΔZ2：衔铁偏离中心位置时两线圈 阻抗的变化量 Zl、Z2为工作臂，即线圈阻抗，Z3=Z4=R为电桥的平衡臂。 当衔铁往上移动Δδ时，两个线圈的电感变化量分别为 灵敏度K0 差动传感器电感的总变化量为： 2. 交流电桥式测量电路 忽略 高次 项 差动变压器结构形式图 2.线性度得到明显改善 差动式的非线性项 单线圈的非线性项 差动式与单线圈电感式传感器相比具有的优点 1.灵敏度提高一倍, 即衔铁位移相同时, 输出信号大一倍 差动式 单线圈 3. 温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的 影响由于能互相抵消而减小 4.电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小 （1）谐振式调幅电路 3. 谐振式测量电路 灵敏度很高，但线性差，适用于线性度要求不高的场合 传感器电感L与电容C、变压器原边串联在一起，接入 交流电源 ，变压器副边将有电压 输出，输出电压的频率与电源频率相同，而幅值随着电感L而变化 图4-7 谐振式调幅电路 原理：传感器电感L的变化将引起输出电压频率的变化 （2）谐振式调频电路 3. 谐振式测量电路 传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中，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。 图4-8 谐振式调频电路 具有严重的非线性关系 4.1.4 零点残余电压ΔU0 （1）ΔU0的定义 （2）ΔU0产生的原因 （3）ΔU0的存在造成的影响 （4