第3章電感式傳感器

1、第第3 3章章 電感式傳感器電感式傳感器3.1 3.1 自感式傳感器自感式傳感器3.2 3.2 變壓器式傳感器變壓器式傳感器3.3 3.3 渦流式傳感器渦流式傳感器3.4 3.4 壓磁式傳感器壓磁式傳感器3.5 3.5 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)下頁(yè)下頁(yè)返回返回 電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置。可以用來(lái)測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、重量、的一種裝置?？梢杂脕?lái)測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、重量、力矩、應(yīng)變等多種物理量。力矩、應(yīng)變等多種物理量。 電感式傳感器的核心部分是可變自感或可變互感，在被電感式傳感器的核心部分是

2、可變自感或可變互感，在被測(cè)量轉(zhuǎn)換成線圈自感或互感的變化時(shí)。一般要利用磁場(chǎng)作為測(cè)量轉(zhuǎn)換成線圈自感或互感的變化時(shí)。一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類傳感器的主要特征是具媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類傳感器的主要特征是具有線圈繞組。有線圈繞組。圖庫(kù)圖庫(kù)3.1 3.1 自感式傳感器自感式傳感器 |3.1.1 3.1.1 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的工作原理|3.1.2 3.1.2 靈敏度與非線性靈敏度與非線性|3.1.3 3.1.3 等效電路等效電路|3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路|3.1.5 3.1.5 零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓|3.1.6 3.1.6 自感式傳感

3、器的特點(diǎn)及應(yīng)用自感式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.1 3.1.1 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的工作原理 電感值與以下幾個(gè)參數(shù)有關(guān)：與線圈匝數(shù)電感值與以下幾個(gè)參數(shù)有關(guān)：與線圈匝數(shù)w w平方成平方成正比；與空氣隙有效截面積正比；與空氣隙有效截面積S S0 0成正比；與空氣隙長(zhǎng)成正比；與空氣隙長(zhǎng)度度l l0 0所反比。所反比。 圖圖3-3-l l 自感式傳感器原理圖自感式傳感器原理圖 圖圖3-2 3-2 截面型自感式傳感器截面型自感式傳感器 B B為動(dòng)鐵芯為動(dòng)鐵芯( (通稱銜鐵通稱銜鐵) ) A A為固定鐵芯為固定鐵芯 圖圖3-3 3-3 差動(dòng)自感式傳感器差動(dòng)自

4、感式傳感器下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回00022lSWL 圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.1 3.1.1 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的工作原理 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.1 3.1.1 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的工作原理下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.1 3.1.1 自感式傳感器的工作原理自感式傳感器的工作原理 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.2 3.1.2 靈敏度與非線性靈敏度與非線性氣隙型其靈敏度為：氣隙型其靈敏度為： 差動(dòng)式傳感器其靈敏度：差動(dòng)式傳感器其靈敏度： 以上結(jié)論在滿足以上結(jié)論在滿足l/ll/l0 01 1時(shí)成立。時(shí)成立。 從提高靈敏度的角度看，初始空

5、氣隙從提高靈敏度的角度看，初始空氣隙l l0 0距離人應(yīng)盡量小。其距離人應(yīng)盡量小。其結(jié)果是被測(cè)量的范圍也變小。同時(shí)，靈敏度的非線性也將增加。結(jié)果是被測(cè)量的范圍也變小。同時(shí)，靈敏度的非線性也將增加。如采用增大空氣隙等效截面積和增加線圈匝數(shù)的方法來(lái)提高靈如采用增大空氣隙等效截面積和增加線圈匝數(shù)的方法來(lái)提高靈敏度，則必將增大傳感器的幾何尺寸和重量。這些矛盾在設(shè)計(jì)敏度，則必將增大傳感器的幾何尺寸和重量。這些矛盾在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮。與截面型自感傳感器相比，氣隙型的靈傳感器時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮。與截面型自感傳感器相比，氣隙型的靈敏度較高。但其非線性嚴(yán)重，自由行程小，制造裝配困難。因敏度較高。但其非線性嚴(yán)重，

6、自由行程小，制造裝配困難。因此近年來(lái)這種類型的使用逐漸減少。差動(dòng)式傳感器其靈敏度與此近年來(lái)這種類型的使用逐漸減少。差動(dòng)式傳感器其靈敏度與單極式比較。其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。單極式比較。其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回 20000)(1lllllLlLS)(122000 llllS圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.3 3.1.3 等效電路等效電路 自感式傳感器從電路角度來(lái)看并非純電感，它既自感式傳感器從電路角度來(lái)看并非純電感，它既有線圈的銅耗，又有鐵芯的渦流及磁滯損耗，這可有線圈的銅耗，又有鐵芯的渦流及磁滯損耗，這可用折合的有功電阻抗用折合的有功電阻抗RqRq表示。此外，無(wú)功阻

7、抗除電表示。此外，無(wú)功阻抗除電感之外還包括繞組間分布電容。這部分電容用集總感之外還包括繞組間分布電容。這部分電容用集總參數(shù)參數(shù)C C表示，一個(gè)電感線圈的完整等效電路可用圖表示，一個(gè)電感線圈的完整等效電路可用圖3-3-4 4表示。表示。 圖圖3-4 3-4 電感線圈等效電路電感線圈等效電路 (3-7)(3-7) 式中式中 R Rm m-磁路總磁阻；磁路總磁阻； ZaZa-鐵芯部分的磁阻抗；鐵芯部分的磁阻抗； Z Z0 0-空氣隙的磁阻抗?？諝庀兜拇抛杩?。 圖圖15-9 15-9 取樣保持原理取樣保持原理下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回022zzWRmWLm 圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電

8、路 自感式傳感器實(shí)現(xiàn)了把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼凶愿惺絺鞲衅鲗?shí)現(xiàn)了把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼辛康淖兓?。為了測(cè)出電感量的變化，同時(shí)也為了送量的變化。為了測(cè)出電感量的變化，同時(shí)也為了送入下級(jí)電路進(jìn)行放大和處理。就要用轉(zhuǎn)換電路把電入下級(jí)電路進(jìn)行放大和處理。就要用轉(zhuǎn)換電路把電感變化轉(zhuǎn)換成電壓感變化轉(zhuǎn)換成電壓( (或電流或電流) )變化。把傳感器電感接變化。把傳感器電感接入不同的轉(zhuǎn)換電路后，原則上可將電感變化轉(zhuǎn)換成入不同的轉(zhuǎn)換電路后，原則上可將電感變化轉(zhuǎn)換成電壓電壓( (或電流或電流) )的幅值、頻率、相位的變化，它們分的幅值、頻率、相位的變化，它們分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相電路。別稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相電路。

9、 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)幅電路一、調(diào)幅電路 調(diào)幅電路的一種主要形式是交流電橋。圖調(diào)幅電路的一種主要形式是交流電橋。圖3-5(3-5(a)a)所示為交流電橋的一般形式。橋臂所示為交流電橋的一般形式。橋臂ZiZi可以是電阻、可以是電阻、電抗或阻抗元件。當(dāng)空載時(shí)，其輸出稱為開(kāi)路輸出電抗或阻抗元件。當(dāng)空載時(shí)，其輸出稱為開(kāi)路輸出電壓，表達(dá)式如下。式中電壓，表達(dá)式如下。式中U U為電源電壓。為電源電壓。 圖圖3-5 3-5 交流電橋的一般形式及等效電路交流電橋的一般形式及等效電路 ( (a) a) 電阻平衡臂電橋電阻平衡臂電橋 ( (b)b)變壓器電

10、橋變壓器電橋 圖圖3-6 3-6 交流電橋的兩種實(shí)用形式交流電橋的兩種實(shí)用形式 圖圖3-7 3-7 諧振式調(diào)幅電路諧振式調(diào)幅電路 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回U)ZZ)(ZZ(ZZZZU)ZZZZZZ(U432132414331210圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路二、調(diào)頻電路二、調(diào)頻電路 調(diào)頻電路的基本原理是傳感器電感調(diào)頻電路的基本原理是傳感器電感L L變化將引起輸變化將引起輸出電壓頻率出電壓頻率f f的變化。一般是把傳感器電感的變化。一般是把傳感器電感L L和一個(gè)和一個(gè)固定電容固定電容C C接入一個(gè)振蕩回路中，如圖接入一個(gè)振蕩回路中，如圖3-8(3-8(a)a)所示。所示。當(dāng)當(dāng)

11、L L變化時(shí)，振蕩頻率隨之變化，根據(jù)的變化時(shí)，振蕩頻率隨之變化，根據(jù)的f f大小即可大小即可測(cè)出被測(cè)量值。當(dāng)測(cè)出被測(cè)量值。當(dāng)L L有了微小變化有了微小變化LL后，頻率變化后，頻率變化ff為為 圖圖3-8 3-8 調(diào)頻電路調(diào)頻電路下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回LLfLCLCf 2)(412/3 圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路三、調(diào)相電路三、調(diào)相電路 調(diào)相電路的基本原理是傳感器電感調(diào)相電路的基本原理是傳感器電感L L變化將引起輸變化將引起輸出電壓相位出電壓相位的變化。圖的變化。圖3-9(3-9(a)a)所示是一個(gè)相位電所示是一個(gè)相位電橋，一臂為傳感器橋，一臂為傳感器L L，另一臂為固定

12、電阻，另一臂為固定電阻R R。設(shè)計(jì)時(shí)。設(shè)計(jì)時(shí)使電感線圈具有高品質(zhì)因數(shù)。忽略其損耗電阻，則使電感線圈具有高品質(zhì)因數(shù)。忽略其損耗電阻，則電感線圈與固定電阻上壓降電感線圈與固定電阻上壓降U UL L與與U UR R互相垂直，如圖互相垂直，如圖3-3-9(9(b)b)所示。當(dāng)電感所示。當(dāng)電感L L變化時(shí)，輸出電壓變化時(shí)，輸出電壓U U0 0的幅值不變，的幅值不變，相位角相位角隨之變化。隨之變化。 與與L L的關(guān)系為的關(guān)系為 式中式中 -電源角頻率電源角頻率 圖圖3-9 3-9 調(diào)相電路調(diào)相電路下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回RLtg 12 圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.4 3.1.4 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 在這種情況下，當(dāng)在這

13、種情況下，當(dāng)L L有微小變化有微小變化LL后，輸出電壓后，輸出電壓相位變化相位變化為為下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回LLRLRL 2)/(1)/(2 圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.5 3.1.5 零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓 它表現(xiàn)在電橋預(yù)平衡時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，最后它表現(xiàn)在電橋預(yù)平衡時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，最后總要存在著某個(gè)輸出值總要存在著某個(gè)輸出值UU0 0，這稱為零點(diǎn)殘余電，這稱為零點(diǎn)殘余電壓，如圖壓，如圖3 3一一1010所示。所示。 圖圖3-10 3-10 U U0 0-l-l特性特性下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.1.6 3.1.6 自感式傳感器的特點(diǎn)以及應(yīng)用自感式傳感器的特點(diǎn)以及應(yīng)用 自感式傳感器有如下幾個(gè)

14、特點(diǎn)：自感式傳感器有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 靈敏度比較好，目前可測(cè)靈敏度比較好，目前可測(cè)0.10.1mm的直線位移，輸出的直線位移，輸出 信號(hào)比較大、信噪比較好；信號(hào)比較大、信噪比較好； 測(cè)量范圍比較小，適用于測(cè)量較小位移；測(cè)量范圍比較小，適用于測(cè)量較小位移； 存在非線性；存在非線性； 消耗功率較大，尤其是單極式電感傳感器，這是由消耗功率較大，尤其是單極式電感傳感器，這是由于它有較大的電磁吸力的緣故；于它有較大的電磁吸力的緣故； 工藝要求不高，加工容易。工藝要求不高，加工容易。 圖圖3-11 3-11 測(cè)氣體壓力的電感傳感器測(cè)氣體壓力的電感傳感器 圖圖3-12 3-12 壓差傳感器壓差傳感器下頁(yè)下頁(yè)上

15、頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.23.2變壓器式傳感器變壓器式傳感器|3.2.1 3.2.1 工作原理工作原理|3.2.2 3.2.2 等效電路及其特性等效電路及其特性|3.2.3 3.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路|3.2.4 3.2.4 零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償|3.2.5 3.2.5 變壓器式傳感器的應(yīng)用舉例變壓器式傳感器的應(yīng)用舉例下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.1 3.2.1 工作原理工作原理 變壓器式傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為線圈間互感變壓器式傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為線圈間互感M M的的一種磁電機(jī)構(gòu)，很象變壓器的工作原理，因此常稱一種磁電機(jī)構(gòu)

16、，很象變壓器的工作原理，因此常稱變壓器式傳感器。這種傳感器多采用差動(dòng)形式。圖變壓器式傳感器。這種傳感器多采用差動(dòng)形式。圖3-133-13所示為典型結(jié)構(gòu)原理。其中：所示為典型結(jié)構(gòu)原理。其中：A A、B B為兩個(gè)山字為兩個(gè)山字形固定鐵芯，在其窗中各繞有兩個(gè)線圈，形固定鐵芯，在其窗中各繞有兩個(gè)線圈，W W1a1a及及W W1b1b為為一次繞組，一次繞組，W W2a2a及及W W2b2b為二次繞組；為二次繞組；C C為銜鐵。圖為銜鐵。圖3-143-14所示為改變氣隙有效截面積型差動(dòng)變壓器式傳感器。所示為改變氣隙有效截面積型差動(dòng)變壓器式傳感器。 圖圖3-13 3-13 氣隙型差動(dòng)變壓器式傳感器氣隙型差動(dòng)

17、變壓器式傳感器 圖圖3-14 3-14 截面積型差動(dòng)變壓器式傳感器截面積型差動(dòng)變壓器式傳感器下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.2 3.2.2 等效電路及特性等效電路及特性 圖圖3-15 3-15 差動(dòng)變壓器式傳感器等效電路差動(dòng)變壓器式傳感器等效電路 圖圖3-16 3-16 輸出信號(hào)的幅頻、相頻特性輸出信號(hào)的幅頻、相頻特性曲線曲線下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.3 3.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路 差分變壓器隨銜鐵的位移輸出一個(gè)調(diào)幅波，因而用電差分變壓器隨銜鐵的位移輸出一個(gè)調(diào)幅波，因而用電壓表來(lái)測(cè)量存在下述問(wèn)題：壓表來(lái)測(cè)量存在下述問(wèn)題：總有零位電

18、壓輸出，因而總有零位電壓輸出，因而零位附近的小位移量困難。零位附近的小位移量困難。交流電壓表無(wú)法判別銜鐵交流電壓表無(wú)法判別銜鐵移動(dòng)方向，為此常采用必要的測(cè)量電路來(lái)解決。移動(dòng)方向，為此常采用必要的測(cè)量電路來(lái)解決。 一、相敏檢測(cè)電路一、相敏檢測(cè)電路 二、差動(dòng)整流電路二、差動(dòng)整流電路 圖圖3-17 3-17 差動(dòng)變壓器動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)的波形差動(dòng)變壓器動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)的波形 圖圖3-19 3-19 相敏檢波前后的輸出特性曲線相敏檢波前后的輸出特性曲線 圖圖3-20 3-20 差分整流電路差分整流電路 ( (a)a)全波電流輸出，全波電流輸出，( (b)b)半波電流輸出半波電流輸出 ( (c)c)全波電壓輸出全波電

19、壓輸出, (, (d)d)半波電壓輸出半波電壓輸出 圖圖3-21 3-21 全波整流電壓輸出電路的輸出波形全波整流電壓輸出電路的輸出波形 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.3 3.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路 二、差分整流電路二、差分整流電路下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.4 3.2.4 零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償 與電感傳感器相似，差分變壓器也存在零點(diǎn)殘余電與電感傳感器相似，差分變壓器也存在零點(diǎn)殘余電壓?jiǎn)栴}。零點(diǎn)殘余電壓的存在使得傳感器的特性曲壓?jiǎn)栴}。零點(diǎn)殘余電壓的存在使得傳感器的特性曲線不通過(guò)原點(diǎn)，并使實(shí)際特性不同于理想特性。線不

20、通過(guò)原點(diǎn)，并使實(shí)際特性不同于理想特性。 圖圖3-22 3-22 補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的電路補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的電路下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.2.5 3.2.5 變壓器式傳感器的應(yīng)用舉例變壓器式傳感器的應(yīng)用舉例 與電感傳感器相似，差分變壓器也存在零點(diǎn)殘余電壓與電感傳感器相似，差分變壓器也存在零點(diǎn)殘余電壓?jiǎn)栴}。零點(diǎn)殘余電壓的存在使得傳感器的特性曲線不通問(wèn)題。零點(diǎn)殘余電壓的存在使得傳感器的特性曲線不通過(guò)原點(diǎn)，并使實(shí)際特性不同于理想特性。過(guò)原點(diǎn)，并使實(shí)際特性不同于理想特性。 圖圖3-23 3-23 差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器 圖圖3-24 3-24 差動(dòng)變壓器式壓力傳感器差動(dòng)變壓

21、器式壓力傳感器 圖圖3-25 3-25 微壓傳感器微壓傳感器 圖圖3-26 3-26 加速度傳感器加速度傳感器 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.3 3.3 渦流式傳感器渦流式傳感器|3.3.1 3.3.1 工作原理工作原理|3.3.2 3.3.2 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路|3.3.3 3.3.3 渦流式傳感器的特性及應(yīng)用渦流式傳感器的特性及應(yīng)用下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.3.1 3.3.1 工作原理工作原理 金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象稱為渦感應(yīng)電流，稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。渦流

22、式傳感器就是在這種渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)流效應(yīng)。渦流式傳感器就是在這種渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。上建立起來(lái)的。 圖圖3-27 3-27 渦流式傳感器基本原理圖渦流式傳感器基本原理圖下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.3.2 3.3.2 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 由渦流式傳感器的工作原理可知，被測(cè)量數(shù)變化可以由渦流式傳感器的工作原理可知，被測(cè)量數(shù)變化可以轉(zhuǎn)換成傳感器線圈的品質(zhì)因素轉(zhuǎn)換成傳感器線圈的品質(zhì)因素Q Q、等效阻抗、等效阻抗Z Z和等效電感和等效電感L L的變化。轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是把這些種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓的變化。轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是把這些種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出?？偟膩?lái)說(shuō)，利用或電流輸出?？偟膩?lái)說(shuō)，利用Q Q

23、值的轉(zhuǎn)換電路使用較少，值的轉(zhuǎn)換電路使用較少，這里不作討論。利用這里不作討論。利用z z的轉(zhuǎn)換電路一般用橋路，它屬于的轉(zhuǎn)換電路一般用橋路，它屬于調(diào)幅電路。利用調(diào)幅電路。利用L L的轉(zhuǎn)換電路一般用諧振電路，根據(jù)輸?shù)霓D(zhuǎn)換電路一般用諧振電路，根據(jù)輸出是電壓幅值還是電壓頻率，諧振電路又分為調(diào)幅和調(diào)出是電壓幅值還是電壓頻率，諧振電路又分為調(diào)幅和調(diào)頻兩種。頻兩種。 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.3.2 3.3.2 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 一、橋路一、橋路 二、諧振調(diào)幅電路二、諧振調(diào)幅電路 三、諧振調(diào)頻電路三、諧振調(diào)頻電路 圖圖3-28 3-28 渦流式傳感器電橋渦流式傳感器電橋 圖圖3-29 3-29 諧振

24、調(diào)幅電路諧振調(diào)幅電路 圖圖3-30 3-30 諧振調(diào)幅電路特性諧振調(diào)幅電路特性 圖圖3-31 3-31 調(diào)頻電路原理圖調(diào)頻電路原理圖下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.3.3 3.3.3 渦流式傳感器的特性及應(yīng)用渦流式傳感器的特性及應(yīng)用 渦流式傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于進(jìn)行非接觸的渦流式傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于進(jìn)行非接觸的連續(xù)測(cè)量，靈敏度較高，適用性強(qiáng)，因此得到了廣泛的連續(xù)測(cè)量，靈敏度較高，適用性強(qiáng)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。 圖圖3-32 3-32 低頻透射渦流測(cè)厚儀原理低頻透射渦流測(cè)厚儀原理 圖圖3-33 3-33 不同頻率下的不同頻率下的e=f(h)e=f(h)曲線曲線 圖圖3-

25、34 3-34 軌跡儀原理結(jié)構(gòu)軌跡儀原理結(jié)構(gòu)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.4 3.4 壓磁式傳感器壓磁式傳感器|3.4.1 3.4.1 工作原理工作原理|3.4.2 3.4.2 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.4.13.4.1工作原理工作原理 某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而引起磁導(dǎo)率的改變，這種現(xiàn)象稱為械應(yīng)力，從而引起磁導(dǎo)率的改變，這種現(xiàn)象稱為“壓磁壓磁效應(yīng)效應(yīng)”。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，有些伸長(zhǎng)，有些則壓縮，這種現(xiàn)象稱為生變形，

26、有些伸長(zhǎng)，有些則壓縮，這種現(xiàn)象稱為“磁致磁致伸縮伸縮”。 當(dāng)某些材料受拉時(shí)，在受力方向上的磁導(dǎo)率增高，而當(dāng)某些材料受拉時(shí)，在受力方向上的磁導(dǎo)率增高，而在與作用力相垂直的方向上磁導(dǎo)率降低，這種現(xiàn)象稱為在與作用力相垂直的方向上磁導(dǎo)率降低，這種現(xiàn)象稱為正磁致伸縮；與此相反的稱為負(fù)磁致伸縮。正磁致伸縮；與此相反的稱為負(fù)磁致伸縮。下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.4.13.4.1工作原理工作原理 鐵磁材料的壓磁應(yīng)變靈敏度表示方法與應(yīng)變靈敏度系數(shù)鐵磁材料的壓磁應(yīng)變靈敏度表示方法與應(yīng)變靈敏度系數(shù)表示方法相似。表示方法相似。 式中式中 =/-=/-磁導(dǎo)率的相對(duì)變化；磁導(dǎo)率的相對(duì)變化； l l=l/l-=l/

27、l-在機(jī)械力的作用下鐵磁物質(zhì)的在機(jī)械力的作用下鐵磁物質(zhì)的 相對(duì)變形。相對(duì)變形。 壓磁應(yīng)力靈敏度同樣定義為：?jiǎn)挝粰C(jī)械應(yīng)力壓磁應(yīng)力靈敏度同樣定義為：?jiǎn)挝粰C(jī)械應(yīng)力所引起的磁導(dǎo)所引起的磁導(dǎo)率相對(duì)變化率相對(duì)變化=/=/， 即即 利用上述介紹的關(guān)系可以做成壓磁傳感器。利用上述介紹的關(guān)系可以做成壓磁傳感器。下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回 /SllSl/ 圖庫(kù)圖庫(kù)3.4.2 3.4.2 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 一、利用一個(gè)方向磁導(dǎo)率的變化一、利用一個(gè)方向磁導(dǎo)率的變化 二、利用兩個(gè)方向上磁導(dǎo)率的改變二、利用兩個(gè)方向上磁導(dǎo)率的改變 三、維捷曼效應(yīng)三、維捷曼效應(yīng) 圖圖3-35 3-35 壓磁式傳感器結(jié)構(gòu)形式之一壓磁式傳感器結(jié)構(gòu)

28、形式之一 圖圖3-36 3-36 壓磁式傳感器結(jié)構(gòu)形式之二壓磁式傳感器結(jié)構(gòu)形式之二 圖圖3-37 3-37 利用利用 維捷曼維捷曼 效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的原理圖效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的原理圖下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.5 3.5 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器|3.5.1 3.5.1 工作原理工作原理|3.5.2 3.5.2 類型與結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)|3.5.3 3.5.3 輸出信號(hào)的測(cè)量方法輸出信號(hào)的測(cè)量方法|3.5.4 3.5.4 誤差分析誤差分析下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.5.1 3.5.1 工作原理工作原理 感應(yīng)同步器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理來(lái)測(cè)量直線位移或轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理來(lái)測(cè)量直線位移或轉(zhuǎn)角

29、位移的一種器件。測(cè)量直線位移的稱為直線感應(yīng)同步角位移的一種器件。測(cè)量直線位移的稱為直線感應(yīng)同步器，測(cè)量轉(zhuǎn)角位移的稱為圓感應(yīng)同步器。器，測(cè)量轉(zhuǎn)角位移的稱為圓感應(yīng)同步器。 感應(yīng)同步器是根據(jù)兩個(gè)平面形繞組的互感隨位置而變感應(yīng)同步器是根據(jù)兩個(gè)平面形繞組的互感隨位置而變化的原理制造的。直線感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分化的原理制造的。直線感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成，而圓感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。在定組成，而圓感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。在定尺和滑尺、轉(zhuǎn)子和定子上制有印刷電路繞組，其截面結(jié)尺和滑尺、轉(zhuǎn)子和定子上制有印刷電路繞組，其截面結(jié)構(gòu)如圖構(gòu)如圖3-383-38所示。工作時(shí)利用繞組間其

30、相對(duì)位置變化而所示。工作時(shí)利用繞組間其相對(duì)位置變化而產(chǎn)生的電磁耦合作用發(fā)出相應(yīng)于位移或轉(zhuǎn)角的信號(hào)，從產(chǎn)生的電磁耦合作用發(fā)出相應(yīng)于位移或轉(zhuǎn)角的信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)量目的。而達(dá)到測(cè)量目的。 圖圖3-38 3-38 定尺和滑尺印刷電路截面結(jié)構(gòu)定尺和滑尺印刷電路截面結(jié)構(gòu) 圖圖3-39 3-39 定尺和滑尺繞組分布示意圖定尺和滑尺繞組分布示意圖下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.5.2 3.5.2 類型與結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu) 一、長(zhǎng)形感應(yīng)同步器一、長(zhǎng)形感應(yīng)同步器, ,又稱為直線感應(yīng)同步器又稱為直線感應(yīng)同步器, ,它可它可 分為標(biāo)準(zhǔn)型及窄型兩種。分為標(biāo)準(zhǔn)型及窄型兩種。 二、圓形感應(yīng)同步器，又稱為旋轉(zhuǎn)型感應(yīng)同步器二、

31、圓形感應(yīng)同步器，又稱為旋轉(zhuǎn)型感應(yīng)同步器 三、繞組結(jié)構(gòu)三、繞組結(jié)構(gòu) 圖圖3-40 3-40 標(biāo)準(zhǔn)型直線感應(yīng)同步器的外型尺寸標(biāo)準(zhǔn)型直線感應(yīng)同步器的外型尺寸 圖圖3-41 3-41 窄型直線感應(yīng)同步器的外型尺寸窄型直線感應(yīng)同步器的外型尺寸 圖圖3-42 3-42 圓形感應(yīng)同步器的外型尺寸圓形感應(yīng)同步器的外型尺寸 圖圖3-43 3-43 定尺、滑尺繞組示意圖定尺、滑尺繞組示意圖下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)3.5.3 3.5.3 輸出信號(hào)的測(cè)量方法輸出信號(hào)的測(cè)量方法 感應(yīng)同步器的輸出信號(hào)是一個(gè)能反映其定片與動(dòng)片相對(duì)感應(yīng)同步器的輸出信號(hào)是一個(gè)能反映其定片與動(dòng)片相對(duì)位移的交變電勢(shì)，因而對(duì)輸出信號(hào)的處理的

32、本質(zhì)是對(duì)交變位移的交變電勢(shì)，因而對(duì)輸出信號(hào)的處理的本質(zhì)是對(duì)交變電勢(shì)的檢測(cè)。就其特性而言，可用其幅值和相位兩個(gè)物理電勢(shì)的檢測(cè)。就其特性而言，可用其幅值和相位兩個(gè)物理參量來(lái)描述。參量來(lái)描述。 對(duì)于由感應(yīng)同步器組成的檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)于由感應(yīng)同步器組成的檢測(cè)系統(tǒng)，可以采取不同的勵(lì)磁方式。并對(duì)輸出信號(hào)有不同的處理方法。采取不同的勵(lì)磁方式。并對(duì)輸出信號(hào)有不同的處理方法。從勵(lì)磁方式來(lái)說(shuō)，可分類兩大類：一類是以滑尺從勵(lì)磁方式來(lái)說(shuō)，可分類兩大類：一類是以滑尺( (或定子或定子) )勵(lì)磁，由定尺勵(lì)磁，由定尺( (或轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子) )取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)；另一類以定尺取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)；另一類以定尺為勵(lì)磁，由滑尺取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。目前用的最多的是第為勵(lì)磁，由滑尺取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。目前用的最多的是第一類勵(lì)磁方式。對(duì)輸出感應(yīng)