第六章电感式传感器..ppt

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1、传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器第二篇第二篇 常用传感器的原理及应用常用传感器的原理及应用1.1.掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能 2.2.掌握其测量电路掌握其测量电路3.3.了解电感式传感器的应用了解电感式传感器的应用第第6章章 电感式传感器电感式传感器传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器 电感式传感器是基于电感式传感器是基于电磁感应原理电磁感应原理，它是把被，它是把被测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、压力、流量、振动等物理参数。压力、流量、振动等物理参数。分类分类:电感式传感器

2、电感式传感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器6.1 自感式电感传感器自感式电感传感器1 1、工作原理工作原理可变磁阻式可变磁阻式原理原理:电磁感应电磁感应自感自感L L与气隙与气隙成反比，而与成反比，而与气隙导磁截面气隙导磁截面积积A A成正比。成正比。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器变气隙式自感传感器变气隙式自感传感器L0L00 输出特性输出特性非线性非线性；为获得；为获得较高灵敏度，气隙的初始值较高灵敏度，气隙的初始值0 0不宜过大。不宜过大。为获得较好的线性关系，须限制测量范围，使衔铁位移为获得较好的线性关系，须

3、限制测量范围，使衔铁位移在较小范围内变化，在较小范围内变化，(0 0),),一般取一般取=(0.1=(0.10.2)0.2)0 0变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：0.0010.0011 1mmmm。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器变面积式自感传感器变面积式自感传感器 AA输出特性为输出特性为线性线性，因此测量范围大。，因此测量范围大。要提高灵敏度，气隙厚度要提高灵敏度，气隙厚度 不能过大。不能过大。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器螺管式自感传感器螺管式自感传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大结构简单、制

4、造容易，但灵敏度低，适用于较大位移位移(数毫米数毫米)测量。测量。工作原理工作原理：当铁芯在线圈：当铁芯在线圈中运动时，将改变中运动时，将改变磁阻磁阻，使线圈自感发生变化。使线圈自感发生变化。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器2 2、差动式自感传感器差动式自感传感器 两个结构完全相同的自感线圈组合在一起形成差两个结构完全相同的自感线圈组合在一起形成差动结构，可提高灵敏度，改善输出特性的非线性，动结构，可提高灵敏度，改善输出特性的非线性，实际中常用。实际中常用。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器当当/11时，可将上式展开成级数：时，可将上式展开成级数：传感器与测试技术机电学院第6

5、章电感式传感器差动方式时：差动方式时：灵敏度：灵敏度：为原来的两倍。为原来的两倍。比较：比较：显然，若不考虑包括显然，若不考虑包括2 2次项以上的高次项，则次项以上的高次项，则 成成比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器当气隙相对变化当气隙相对变化/1(lMHzlMHz)激励电流激励电流高频反射式涡流传高频反射式涡流传感器多用于位移及感器多用于位移及与位移相关的厚度、与位移相关的厚度、振动等测量。振动等测量。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器低频透射式电涡流式传感器：低频透射式电涡流式传感器

6、：低频透射式涡流传低频透射式涡流传感器多用于测定材感器多用于测定材料厚度。料厚度。音频音频(20kHz)激励电流激励电流传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器原理简化模型原理简化模型：线圈与被测导体等效为相互耦合的线圈与被测导体等效为相互耦合的两个线圈。两个线圈。电涡流式传感器的基本特性：电涡流式传感器的基本特性：传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器u基本特性基本特性涡流形成范围涡流形成范围:径向为线圈外径的径向为线圈外径的1.81.82.52.5倍，倍，且分布不均匀；涡流贯穿深度有限，深度一般且分布不均匀；涡流贯穿深度有限，深度一般可用经验公式求得可用经验公式求得涡流强度与涡流强度

7、与x x的关系：非线性特性，的关系：非线性特性，x/Rx/R1 1可可改善线性，提高灵敏度。改善线性，提高灵敏度。一般要求，被测金属的最小尺寸大于传感器线圈直一般要求，被测金属的最小尺寸大于传感器线圈直径的径的2 2倍；被测物为圆柱体时，其直径要求大于线圈倍；被测物为圆柱体时，其直径要求大于线圈直径的直径的3.53.5倍。倍。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器2 2、测量电路：、测量电路：谐振电路谐振电路 传感器线圈传感器线圈L L与电容与电容C C 共同组成并联谐振回路，谐共同组成并联谐振回路，谐振频率为：振频率为：线圈等效电感改变，必然导致回路阻抗或谐振频率变线圈等效电感改变，必然

8、导致回路阻抗或谐振频率变化，化，从而从而可间接测量被测参数，对应测量电路：可间接测量被测参数，对应测量电路：调幅电路调幅电路调频电路调频电路传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器调幅电路调幅电路传感器由振荡器提供高频电源，当传感器谐振频率传感器由振荡器提供高频电源，当传感器谐振频率与电源频率相同时，输出电压与电源频率相同时，输出电压u u最大。最大。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器测量时，传感器等效电感随测量时，传感器等效电感随x x而改变，而改变，LCLC回路失谐，回路失谐，输出信号频率虽仍为电源频率，但幅值随输出信号频率虽仍为电源频率，但幅值随x x变化，即变化，即x x对输

9、出信号存在调幅作用。对输出信号存在调幅作用。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器调频电路调频电路 以以LCLC振荡回路的谐振频率作为输出量振荡回路的谐振频率作为输出量。鉴频器：将调频信号转换为电压信号输出。鉴频器：将调频信号转换为电压信号输出。传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器电涡流式传感器的特点电涡流式传感器的特点 非接触测量，抗干扰能力强非接触测量，抗干扰能力强 灵敏度高灵敏度高 分辨力高，位移检测范围：分辨力高，位移检测范围：1 1mmmm 1010mmmm，最高分辨力可达最高分辨力可达0.1%0.1%。结构简单，使用方便，不受油液等介质影响结构简单，使用方便，不受油液等介

10、质影响 传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器6.4 电感式传感器的应用电感式传感器的应用电感式接近传感器（接近开关）电感式接近传感器（接近开关）传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器互感式传感器测量板材厚度互感式传感器测量板材厚度传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器电涡流式传感器典型应用电涡流式传感器典型应用传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器无损探伤无损探伤传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器火车轮检测火车轮检测传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器本章小结：本章小结：1.1.三种类型电感式传感器的工作原理、结构特点三种类型电感式传感器的工作原理、结构特点 2.2.测量电路（测量电路（重点：交流电桥的调幅作用重点：交流电桥的调幅作用）3.3.传感器的应用传感器的应用传感器与测试技术机电学院第6章电感式传感器作业：作业：无无