第四章電感式傳感器

1、 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 4.14.1變磁阻式電感傳感器變磁阻式電感傳感器 4.24.2差動(dòng)變壓器式電感傳感器差動(dòng)變壓器式電感傳感器 4.34.3電渦流式傳感器電渦流式傳感器 自感傳感器測量電橋放大器相敏檢波濾波器振蕩器輸出v 把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換成為把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換成為 線圈互感量的變化的傳感器稱為線圈互感量的變化的傳感器稱為互感式傳感器?；ジ惺絺鞲衅鳌?這種傳感器根據(jù)變壓器的基本這種傳感器根據(jù)變壓器的基本 原理制成，并將次級(jí)線圈繞組用原理制成，并將次級(jí)線圈繞組用 差動(dòng)形式連接。差動(dòng)形式連接。 差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)形式較多，差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)形式較多， 應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓應(yīng)用最多的

2、是螺線管式差動(dòng)變壓 器。它可測量器。它可測量1 1100mm100mm范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的 機(jī)械位移。機(jī)械位移。次次 級(jí)級(jí)次次 級(jí)級(jí)骨架骨架初初 級(jí)級(jí)銜銜 鐵鐵次次 級(jí)級(jí)次次 級(jí)級(jí)初初 級(jí)級(jí)當(dāng)銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓隨銜鐵位移變化。當(dāng)銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓隨銜鐵位移變化。12MM 若銜鐵上移若銜鐵上移 21MM 若銜鐵下移若銜鐵下移 022abUEE由此得到輸出電壓有效值為由此得到輸出電壓有效值為 ：12022221111()2()()U MMUMUrLrL v 可見輸出電壓與互感的差值有關(guān)可見輸出電壓與互感的差值有關(guān)21 1aEj M I 22 1bEj M I 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)

3、勢分別為根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢分別為0221 11 11211()abUEEj M Ij M IjMMUrj L 111UIrj L相敏檢測電路相敏檢測電路 差動(dòng)整流電路差動(dòng)整流電路 差動(dòng)變壓器輸出交流信號(hào)。為正確反映銜鐵位移差動(dòng)變壓器輸出交流信號(hào)。為正確反映銜鐵位移 大小和方向，常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。大小和方向，常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。 （1 1）差動(dòng)整流電路）差動(dòng)整流電路 ，輸入一交流信號(hào)時(shí)輸入一交流信號(hào)時(shí)U0差動(dòng)整流后輸出特性差動(dòng)整流后輸出特性22201201(2)2(2)LLLLLLR UR UuRn RRRR Uun RR a)相敏檢波電路原理圖；b)

4、us、u2為正半周時(shí)等 效電路；c) us、u2為負(fù)半周時(shí)等 效電路 (a）被測位移變化波形圖；(b)差動(dòng)變壓器激勵(lì)電壓波形；(c) 差動(dòng)變壓器輸出電壓波形；(d)相敏檢波解調(diào)電壓波形；(e)相敏檢波輸出電壓波形v 相敏檢波后的輸出特性：相敏檢波后的輸出特性： 由由，工作曲線為過零點(diǎn)的直線。，工作曲線為過零點(diǎn)的直線。 相敏檢波前后輸出特性相敏檢波前后輸出特性傳感器辨向解調(diào)放大器濾波器振蕩器輸出差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式 差動(dòng)變壓器傳感器的應(yīng)用差動(dòng)變壓器傳感器的應(yīng)用 差動(dòng)變壓器式傳感器可直接用于位移測量，差動(dòng)變壓器式傳感器可直接用于位移測量， 也可以用來測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，也可

5、以用來測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量， 如振動(dòng)，加速度，應(yīng)變等等。如振動(dòng)，加速度，應(yīng)變等等。 （1）壓差計(jì)）壓差計(jì) 當(dāng)壓差變化時(shí)，腔內(nèi)當(dāng)壓差變化時(shí)，腔內(nèi) 膜片位移使差動(dòng)變壓器次膜片位移使差動(dòng)變壓器次 級(jí)電壓發(fā)生變化，輸出與級(jí)電壓發(fā)生變化，輸出與 位移成正比，與壓差成正位移成正比，與壓差成正 比。比。 差動(dòng)變壓器傳感器的應(yīng)用差動(dòng)變壓器傳感器的應(yīng)用: 沉筒式液位計(jì)將水沉筒式液位計(jì)將水位變位變化轉(zhuǎn)換成位移變化，再轉(zhuǎn)換化轉(zhuǎn)換成位移變化，再轉(zhuǎn)換為電感的變化，差動(dòng)變壓器為電感的變化，差動(dòng)變壓器的輸出反映液位高低。的輸出反映液位高低。 1 懸臂梁；2 差動(dòng)變壓器 高頻反射式渦流傳感器：高頻反射式渦流傳感器：當(dāng)高

6、頻信號(hào)施加于電感線圈上時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，高當(dāng)高頻信號(hào)施加于電感線圈上時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，高頻電磁場不能透過具有一定厚度的金屬板，而僅作用頻電磁場不能透過具有一定厚度的金屬板，而僅作用于表面的薄層內(nèi)于表面的薄層內(nèi)。hfhf1 11 121R Ij L Ij MIU122220j MIR Ij L I112222121222222222()()UIMMRRjLLRLRL2222112122 222 212222eqeqUMMZRRjLRj LIRLRL22212222()eqM LLLRL22212222()eqM RRRRL222212022221211eqeqLMLLZQQRMRRZ22222(

7、)ZRL2222112122222212222UMMZRRjLIRLRL( , ,)Zfd 檢測深度的控制：檢測深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變激勵(lì)源頻率體表面的各種物理參數(shù)。改變激勵(lì)源頻率 ，可控制檢測深度。，可控制檢測深度。 間距間距x的測量：的測量：如果固定其他因素不變，僅改變間距如果固定其他因素不變，僅改變間距x，電電渦流線圈的阻抗渦流線圈的阻抗Z就成為間距就成為間距x的單值函數(shù)，可用于非接觸測量的單值函數(shù)，可用于非接觸測量距離或位移。距離或位移。 多種用途：多種用途：可以用來檢測與表面電導(dǎo)率可以用來檢測與表面電導(dǎo)率G有關(guān)的表面溫度、表有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率 有關(guān)的材料型號(hào)、有關(guān)的材料型號(hào)、表面硬度等參數(shù)。表面硬度等參數(shù)。 金屬金屬扁平線圈扁平線圈渦流區(qū)渦流區(qū)r/ras1hrasJr/J0 21221asxIIxrX/rasI2/I11.01 2 3 412LCf0LRCZ R1）調(diào)頻式電路）調(diào)頻式電路2）調(diào)幅式電路）調(diào)幅式電路 厚度測量 渦