傳感器原理與應(yīng)用第五章重點

1、章卩電感式彳電感式傳感器是利用線圈口感或互感的變化來實現(xiàn)測疑的一種裝置， 以用來測疑位移.振動、壓力、流屋、垂量.力矩.應(yīng)變等多種物理 電感式傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單可靠、輸出功率大.測量力小、抗干 能力強.對工作環(huán)境要求不高、分辨力較高，分辨率島，能測MO.lpr 以卜的機械位移，能感受O.lred/s的轉(zhuǎn)角位移變化、穩(wěn)定性好.示值諄 差一般為01%05%,其缺點是頻率響應(yīng)低，不宜用于快速.動態(tài)測脊般來說，電感式傳感器的分辨能力和示值誤差與示值范圉有關(guān)，示 范圍大時，分辨能力和示值秸度將會相應(yīng)降低。電感式傳感器的種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理不同，叮分為自感式和互感 （又稱差動變壓器式）兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)

2、形式不同，可分為氣隙型和螺 型兩種。主要包括線圈.鐵芯和銜鐵三部分。5.1自感式傳感器5.1.1氣隙型電感傳感器圖5-2氣陳型虔圖5T氣卿電感詩感器原理圖2.氣隙式電感傳感器的輸出特性5-4差動糜隙式電感傳愿5.1.2螺管型電感式傳感器螺管型電感傳感器分為單線圈和差動式兩申圖5-5蝮管型電感式傳惑器結(jié)構(gòu)團門2.電感等效電路電感傳感器實質(zhì)匕是反應(yīng)了鐵芯線圈的自感隨銜鐵位移變 化的悄況，但實際的應(yīng)用中，電感傳感器線圈顯然不是一 個理想的純電感，在應(yīng)用電路中還包括線圈的電阻RC、鐵 芯的渦流效應(yīng)損耗電阻Re、磁阻損耗電阻Rh,可以忽略) 和線圈的寄生電容C等，傳感器的等效電路如圖5所示。結(jié)論： 等效

3、電感L_p=L/(l-u)A2 LC) o Ll対為扌 敏度提高 T(l/(l-u)A2 LC)1)： 在實際測量中，若改變電纜引線的I 容C (主要是電纜的電容)的大小，則 化Lp。即靈敏度將發(fā)生變化。需要重親團5-9電感傳惑器等效電路(1)交流電橋(2)交潦變壓器3 測量電路5.2差動變壓器式傳感器5.2.1工作原理差動變壓器的上下兩個鐵芯均有個 磁線圈）和個次級線圈（又稱為輸 兩鐵芯的中間，I下兩個初級線圈出 作為差動變壓器激勵用，相當(dāng)于變壓 由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個線圈反 變壓器的副邊。鐵芯的作用是提供閉 械保護：活動銜鐵和鐵芯用同種材料 率大、導(dǎo)磁率高.飽和磁感應(yīng)強度大 鍥合金.鐵

4、氧體等。鐵氧體適用于高 寸精度受到限制，所以高精度差動變 鎮(zhèn)合金。鐵芯和銜鐵要經(jīng)過適當(dāng)熱處 進其磁性能。5.2.2特性分析1.靈敏度（K）（1）靈敏肢K與一次電圧E_丄的人小有關(guān)，|E_1|増人，貝IJK提高，但E_丄不能: 差動變斥器發(fā)熱：（2）靈墩度K虧二次繞組匝數(shù)有關(guān)，N2增加，則K提髙；50/Z%KHZ（3）靈敏度K與一次電壓的角頻率3（3=2nf）有關(guān)，如圖5-15所示。總結(jié)：（1）選擇較高的勵磁頻率；（2）增大鐵芯直徑，使其接近于線圈內(nèi)徑, 圈架，鐵芯采用導(dǎo)磁率高、鐵損小.渦流損（3）在不使初級線圈過熱的條件下盡量提點聲差動變壓器的靈敏度與-次電樂頻率之間的關(guān)系2.線性范圍3.誤差

5、分析差動變壓器誤差*源主要（1）-次電壓E_1 （激 的影響（2）溫度（環(huán)境溫度）?。?）零點殘余電壓（E2（理想差動變壓器次級輸出電壓與活動銜鐵位移成線性關(guān)系。 實際上，由于鐵芯的直徑.長度、材質(zhì)的不同和線圈骨架 的形狀.大小的不同等都會對變壓器的線性關(guān)系有直接的 影響，所以，般差動變壓器的線性范圍約為線圈骨架長 度的 1/101/4 o通常所說的差動變壓器的線性度不僅是指銜鐵位移與輸出 電壓的關(guān)系，還要求輸出電壓的相位角為一定值，另外， 線性度好壞與勵磁頻率.負(fù)載電阻等都有關(guān)系。最佳線性 度的勵磁頻率會隨著鐵芯的長度不同而變化。如果利用差動整流電路對差動變壓器的交流輸出電壓進行 整流，能使輸出電壓線性度得到改善，也町以依靠測量電 路來改善差動變壓器的線性度和擴展線性范圍。殘余電壓產(chǎn)生的原因如下：（1）堆波分鹹因索（2）高次諧波分量因素消除零點殘余電壓一般可以采用如卜方法：（1）工藝制作上保證對稱性（結(jié)構(gòu)上的對稱）。為了保證 線圈和磁路的對稱性，要提高加工精度，線圈選配成對， 采用磁路對調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)：應(yīng)選高導(dǎo)磁率、低矯頑磁力、低剩 磁感應(yīng)的導(dǎo)磁材料，并經(jīng)過熱處理，消除參與應(yīng)力，一提 高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性；（2）選擇合適的測量電路。如采用整流電路，相敏檢波電 路等，不僅可以鑒別銜鐵移動方向，而且町以將銜鐵在中 間置位時，因高次諧波引起的零點殘余電壓消除掉。（