第四章电感传感器.pptx

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1、（二）变面积型电容传感器（二）变面积型电容传感器仍有：两种传感器的特性曲线两种传感器的特性曲线特点：灵敏稍特点：灵敏稍差、线性较好、差、线性较好、量程大。量程大。第1页/共30页（三）螺线管型电感式传感器（三）螺线管型电感式传感器线圈衔铁总长线圈半径插入长度衔铁半径特点：灵敏稍差、线性好、特点：灵敏稍差、线性好、量程大、易批量生产。量程大、易批量生产。第2页/共30页（四）差动式电感传感器（四）差动式电感传感器 结构：两个线圈几何尺寸完全相同结构：两个线圈几何尺寸完全相同 铁心安装完全对称。铁心安装完全对称。特点：提高灵敏度、改善线性度、对温度变化、易于补特点：提高灵敏度、改善线性度、对温度变

2、化、易于补偿电源频率变化影响。偿电源频率变化影响。+L-L螺线管型变间隙型变面积型+L-L+L-L第3页/共30页二、自感式电感传感器的测量电路二、自感式电感传感器的测量电路 -交流电桥交流电桥（一）电阻平衡臂电桥（一）电阻平衡臂电桥 考虑：输出对称电桥，单臂测量时：双臂差动测量时：+L-L第4页/共30页（二）变压器式电桥（二）变压器式电桥+Z-Z当衔铁上移，使Z1=Z+Z，Z2=Z-Z时，第5页/共30页*一种带有相敏整流的交流电桥一种带有相敏整流的交流电桥电压表读数大小反映衔铁的位移；电压表极性反映移动方向。+L-L交交流流电电源源电电源源指指示示 衔铁在中间位置时衔铁在中间位置时,无论

3、无论正负半周，正负半周，C、D两点等电位，两点等电位，电桥平衡，输出电桥平衡，输出UCD=0V。第6页/共30页当衔铁上移，当衔铁上移，D D点将比点将比C C点电位高，认为电压表正偏。点电位高，认为电压表正偏。+-Z1Z2电源正半周电路分析当衔铁上移当衔铁上移+L-L第7页/共30页当衔铁上移，负半周当衔铁上移，负半周D D也比也比C C点电位高，电压表仍正偏。：点电位高，电压表仍正偏。：+L-L+-Z1Z2电源负半周电路分析当衔铁上移当衔铁上移第8页/共30页结论：无论正负半周，只要衔铁上移，电压表头就正转。结论：无论正负半周，只要衔铁上移，电压表头就正转。位移越多，指针偏转越大。位移越多

4、，指针偏转越大。同理：无论正负半周，只要衔铁下移，电压表头就反转。同理：无论正负半周，只要衔铁下移，电压表头就反转。位移越多，指针偏转越大。位移越多，指针偏转越大。（三）紧耦合电感臂电桥（三）紧耦合电感臂电桥该电路理论分析略。该电路理论分析略。第9页/共30页第二节第二节 差动变压器差动变压器一、工作原理一、工作原理当铁心位于正中，当铁心位于正中，当铁心左移，当铁心左移，E E2 2增大增大原边原边副边副边1 1副边副边2 2*+-注意同名端注意同名端当铁心右移，当铁心右移，E E2 2减小减小因两个副边反向串联因两个副边反向串联原边原边副边副边1 1副边副边2 2铁心铁心第10页/共30页E

5、 E2 2的计算：差动变压器的输出特性曲线：差动变压差动变压器器运行中存在运行中存在的问题的问题：零点残余零点残余电动势电动势 由于差动由于差动变压器无法做变压器无法做到两个副边的到两个副边的感应电动势完感应电动势完全对称，所以全对称，所以即使即使没有位移没有位移输入，电路也输入，电路也会输出一定的会输出一定的电动势电动势E0E0。第11页/共30页减小零点残余电动势的方法：减小零点残余电动势的方法：1.1.从制造工艺上减小残余电动势。2.2.选择利于消除残余电动势的测量电路。3.3.采用补偿电路,调整元件参数,消除残余电动势。减小残余电动势的补偿电路第12页/共30页二、差动变压器的测量电路

6、二、差动变压器的测量电路（一）差动相敏检波电路（一）差动相敏检波电路交交流流电电源源同相或反相（设同相）同相或反相（设同相）输出输出 当铁心位于正中时，电路对当铁心位于正中时，电路对称，输出交流，平均为称，输出交流，平均为0 0。第13页/共30页电压输出：电压输出：一般来说：一般来说：电源正半周电路分析当衔铁下移当衔铁下移+-+-第14页/共30页电压输出：电压输出：平均为负。平均为负。结论：结论：衔铁下移，平均输出为负衔铁下移，平均输出为负；衔铁上移，平均输出为正！；衔铁上移，平均输出为正！电源负半周电路分析当衔铁下移当衔铁下移+-+-第15页/共30页（二）差动整流电路（二）差动整流电路

7、e-ee-e电路电路e+ee+ee e+-+-e-ee-ee+ee+e简单电路简单电路+-e e+-差动放大差动放大差动放大差动放大衔铁下移，输出为正；衔铁下移，输出为正；衔铁上移，输出为负！衔铁上移，输出为负！第16页/共30页三、电感式传感器的应用三、电感式传感器的应用（一）位移测量（一）位移测量电感测微仪电感测微仪-LL直直流流电电压压交交流流电电源源第17页/共30页电感测微仪的电感测微仪的轴向测试头轴向测试头引线引线线圈线圈衔铁衔铁弹簧弹簧导杆导杆测端测端（二）力和压力测量（二）力和压力测量衔铁衔铁线圈线圈线圈线圈罩壳罩壳插座插座膜膜盒盒接接头头弹性弹性体体差动变压器式力传感器和微压

8、力传感器差动变压器式力传感器和微压力传感器第18页/共30页（三）振动和加速度测量（三）振动和加速度测量（四）液位测量（四）液位测量衔铁衔铁差动差动变压器变压器弹簧弹簧壳体壳体第19页/共30页第三节电涡流式传感器第三节电涡流式传感器利用涡流效应原理制造的传感器。一、电涡流式传感器的复阻抗一、电涡流式传感器的复阻抗等效电阻R R等效电感L L原理图等效电路等效阻抗距离 互感M M 第20页/共30页二、高频反射式电涡流传感器二、高频反射式电涡流传感器金属物体 高频反射式电涡流传感器利用线圈与金属导体高频反射式电涡流传感器利用线圈与金属导体之间的磁性耦合程度的变化测量距离。之间的磁性耦合程度的变

9、化测量距离。金属物体的电导率越高，测量灵敏度越高。金属物体的电导率越高，测量灵敏度越高。线圈线圈框架框架框架框架衬套衬套固定螺母固定螺母电缆电缆第21页/共30页三、低频透射式电涡流传感器三、低频透射式电涡流传感器接收线圈接收线圈发射线圈发射线圈涡流及涡流及磁场磁场 金属板越厚，接收侧磁场越弱，接收线圈的感应电压金属板越厚，接收侧磁场越弱，接收线圈的感应电压u u2 2 越小。发射线圈的电源频率取越小。发射线圈的电源频率取1kHz1kHz左右。左右。发射发射磁场磁场接收侧接收侧磁场磁场第22页/共30页四、测量电路四、测量电路（一）电桥电路（一）电桥电路两个差动两个差动涡流线圈涡流线圈第23页

10、/共30页（二）谐振法测量电路（二）谐振法测量电路并联谐振的谐振频率：并联谐振时的阻抗最大：线圈电感的变化，会引起（1 1）振荡电路阻抗变化；（2 2）谐振频率变化。因此，测量这两种的任一种都可以测出电感量的变化。（1 1）调幅式测量电路（L ZL Z变化变化 输出变化）输出变化）第24页/共30页（2 2）调频式测量电路（L L 振荡频率变化）振荡频率变化）传感器传感器分布分布电容电容第25页/共30页五、电涡流式传感器的应用五、电涡流式传感器的应用（一）测量位移（一）测量位移被测零件被测零件涡流传感器涡流传感器被测零件被测零件涡流传感器涡流传感器涡流传感器涡流传感器机械轴机械轴振形图振形图

11、测量测量机械轴机械轴（二）测量振动（二）测量振动动态位移动态位移测量测量第26页/共30页（三）测量转速（三）测量转速被测被测零件零件涡流涡流传感器传感器被测被测零件零件涡流涡流传感器传感器 设测出脉冲频率为f f（HzHz），被测零件齿数为N N，则轴的转速为：（转/分）第27页/共30页（四）测量厚度（四）测量厚度涡流涡流传感器传感器1 1涡流涡流传感器传感器2 2测出距离测出距离x x1 1测出距离测出距离x x2 2预置距离预置距离D D第28页/共30页（五）测量温度（五）测量温度（六）其他测量（六）其他测量测出等效电感变化测出等效电感变化温度变化温度变化 变化变化 电感变化电感变化 谐振频率变化谐振频率变化 测出谐振频率变化测出谐振频率变化接近开关、计数、尺寸检测等。第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页