传感器技术知识与应用任务3.1 电感测微仪的设计.pptVIP

任务3.1 电感测微仪的设计 3.1.1自感式传感器 自感式传感器将被测量的变化转换为线圈自感系数的变化。按照磁路几何参数的变化可分为变气隙式、变面积式和螺线管式三种. 1.自感式传感器的工作原理 （1）变气隙式自感式传感器 （3）螺线管式电感传感器 如图3-2 (c)所示，当衔铁随着被测位移上下移动时，引起导磁率变化，从而使线圈的电感量发生变化，螺线管式电感传感器测量范围大，结构简单，但测量灵敏度低。 （4）差动式电感传感器 由于自感式传感器线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起振动和附加误差，而且非线性误差较大。外界的干扰、电源电压频率的变化、温度的变化都会使输出产生误差。在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式电感传感器。 （2）变压器交流电桥 如图3-8所示四个桥臂分别为传感器两个线圈阻抗（相邻）和激励变压器二次绕组。变压器交流电桥使用元件少，输出阻抗小，电桥开路时电路呈线性，因此应用较广。 （3）零点残余电压 自感式传感器测量电桥电路，当两线圈的阻抗相等，即时，电桥平衡，输出电压为零。传感器阻抗是一个复阻抗，为了达到电桥平衡，就要求两线圈的电阻相等，两线圈的电感也要相等。 零点残余电压是由于结构及电磁特性不对称等多方面因素的影响造成的，消除或减小的方法主要是： ① 提高差动变压器的组成结构及电磁特性的对称性； ② 引入相敏整流电路，对差动变压器输出电压进行处理； ③ 采用外电路补偿。 （4）带相敏整流的交流电桥 图3-11所示为带相敏整流的交流电桥，加入了～4个二极管构成相敏整流电桥，其输出特性曲线如图3-12所示，从图中可以看出，采用带相敏整流的交流电桥，输出电压既能反映位移的大小，也能反映位移的方向，而且消除了零点残余电压。 3.1.2互感式电感传感器 1.互感式电感传感器的工作原理 互感式电感传感器是把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器。它根据变压器的基本原理制成，并且次级绕组都用差动形式连接，故又称为差动变压器式传感器。 2.互感式电感传感器的测量电路 互感式电感传感器的输出电压为交流，它与衔铁位移成正比，用交流电压表测量其输出值只能反映衔铁位移的大小，不能反映移动的方向，因此常采用差动整流电路和相敏检波电路进行测量。这里只介绍差动整流电路。 3.1.3 电感测微仪的设计 差动变压器(简称LVDT)作为一种位移检测传感器，具有工作可靠、寿命长、灵敏度和分辨率高、精度和线性度好等诸多优点，因而在许多行业中用作精密的位移检测部件。LVDT本身是一个变压器，它通过铁芯的移动将被测位移量转换为传感器互感的变化，使次级线圈感应电压也产生相应变化。LVDT基本信号调节电路有相敏整流电路，不过它对电路条件要求较为苛刻，使检测精度受到影响；常见的还有差动整流电路，由于采用分离元件搭成，因而不够规范。本任务采用新型LVDT信号调节芯片AD598传感器信号检测电路，这种芯片仅需极少量的外接电阻、电容即可实现将LVDT位移量转化为规整可调的直流电压信号，且精度和线性度高(满量程非线性失真为0.05％)，更为可贵的是其成本仅为差动整流型变送器的一半左右，极具市场应用价值。 * *