第4章5电感式传感器.pptVIP

4.3 电感式传感器 变面积型差动式自感传感器 三.螺管型自感传感器 四、等效电路分析 五、接口电路 变压器电桥 对变气隙式自感传感器 差动电感脉冲调宽电路 调频电路 使用在差动电感传感器时 3、3 阻抗频率转换器 1、调频法 原理：把R、L、C传感器接入振荡电路，使振荡频率随R、L、C变化。 互感式传感器结构： 由初、次级线圈，铁心、衔铁组成，初级线圈接入交流激励信号，衔铁移动，次级线圈输出电压变化。（次级线圈反向串联） 激励交流信号频率 根据铁心材料，选择合适的激励信号频率，使传感器的灵敏度稳定。 三．测量电路 １．反串电路 2、桥路 差动整流电路 差动整流电路原理 （a,b）图适合低阻负载场合，Iab= I1-I2 ， 当衔铁位于零位以上时，I1I2,故Iab0, 当衔铁位于零位以下时，I1I2,故Iab0。 （c,d）图适合高阻负载场合， Uab=Uac-Ubc ， 当衔铁位于零位以上时，UacUbc,故Uab0, 当衔铁位于零位以下时，UacUbc,故Uab0。 当衔铁位于零位（中间），输出电流、电压都等于0 。 直流供电测量电路 用途：便携式位移测量仪。 差动变压器式传感器的特点及应用 压磁式传感器 压磁效应 铁磁物质在外界机械力作用下，导磁率发生变化，外力取消后，导磁率复原，这种现象称为“压磁效应”。 应用压磁效应制作压磁传感器，机械工程上用于测量大的压力。（几万牛顿） （略） 作业 第78页，13题，19题 * * 原理：利用磁路磁阻变化，引起传感器 线圈的电感变化来检测非电量的一种 机电转换装置。 电感式传感器 电磁感应 被测非电量 自感系数L 互感系数M 测量电路 U、I、f 自感式传感器 互感式传感器 压磁式传感器 电涡流式传感器 4.3.1 自感式传感器 1 、变气隙式自感传感器 总磁阻 线圈匝数 两式联立得: δ 线圈 铁芯 衔铁 Δδ 图4-3-1 磁阻式传感器 I为线圈中所通交流电流的有效值。 其中 如果A保持不变，则L为气隙δ的单值函数，构成变气隙式自感传感器(非线性,成反比) 若保持δ不变，使A随被测量（如位移）变化，则构成变截面式自感传感器，（线性好） 图4-1 变气隙式自感传感器 δ 线圈 铁芯 衔铁 Δδ 变面积型自感传感器 只改变气隙截面积，并不改变铁芯截面积。 δ，A L L= f (A) L= f (δ) 电感传感器特性 灵敏度: 变气隙式自感传感器的输出特性 δ 衔铁 Δδ 间隙越小,灵敏度越高. 为避免非线性，使: 2、差动式变气隙型自感传感器 在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同。这种结构除了可以改善线性、提高灵敏度外，对温度变化、电源频率变化等的影响也可以进行补偿，从而减少了外界影响造成的误差。 3、变气隙型差动式自感传感器 上式，x是衔铁插入线圈中的长度， 自感变化量与衔铁位移成正比。 由于传感器的品质因数与激励频率有关， 应选使线圈电感品质因数最高的激励频率。 2.1 互感式传感器的结构与工作原理 分气隙型和螺管型两种。目前多采用螺管型差动变压器。 4、3、2 互感式传感器（差动变压器） 1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁 1 2 4 3 (a)气隙型 1 2 3 (b)螺管型 4 变气隙式可测量几微米—几百微米位移， 变面积式可测量零点几秒的很小角位移。 工作原理： 类似于变压器。主要包括有衔铁、初级绕组、次级绕组。初、次级绕组的耦合程度能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。 　　初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，且以差动方式输出，相当于变压器的副边。所以又把这种传感器称为差动变压器式电感传感器。 在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗)，差动变压器的等效电路如图。 初级线圈的复数电流值为 ～ ～ ～ e2 R21 R22 e21 e22 e1 R1 M1 M2 L21 L22 L1 e1初级线圈激励电压 L1,R1初级线圈电感和电阻 M1,M1分别为初级与次级线圈1,2间的互感 L21,L22两个次级线圈的电感 R21,R22两个次级线圈的电阻 I1 ω—激励电压的角频率； e1—激励电压的复数值； 由于Il的存在，在次级线圈中产生磁通 Rm1及Rm2分别为磁通