因而差動(dòng)變壓器輸出電壓為零課件

1、傳感與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng) 目 三項(xiàng)目三 電感式傳感器的應(yīng)用一差動(dòng)變壓器在位移檢測(cè)中的應(yīng)用二電渦流傳感器在轉(zhuǎn)速檢測(cè)中的應(yīng)用任務(wù)一 差動(dòng)變壓器在位移檢測(cè)中的應(yīng)用 任務(wù)書(shū) 數(shù)控機(jī)床加工了一批工件，要對(duì)工件尺寸進(jìn)行檢測(cè)是否達(dá)到加工要求的精度，可以使用電感式傳感器構(gòu)成測(cè)微儀進(jìn)行檢測(cè)。工件的尺寸變化將引起電感測(cè)微儀的測(cè)微頭位移發(fā)生變化，所以電感測(cè)微儀可以看做是一個(gè)測(cè)量位移的電感式傳感器。 直流差動(dòng)變壓器式角位移傳感器 - RVIT-15-120I角位移傳感器TD系列線性差動(dòng)變壓器式位移傳感器 一、差動(dòng)變壓器 差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)原理圖 1-一次繞組 2-二次繞組 3-銜鐵 4-頂桿 當(dāng)一次線圈加入激勵(lì)電源后，其二次線圈

2、會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)銜鐵處于中間位置，互感系數(shù)相等，兩個(gè)線圈的互感相等 。兩個(gè)二次繞組反向串聯(lián)，因而差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。當(dāng)銜鐵隨被測(cè)量移動(dòng)而偏離中間位置時(shí)，互感系數(shù)不等，兩個(gè)線圈的電感一個(gè)增加，一個(gè)減少，形成差動(dòng)式形式，因此M1、 M2不再相等，經(jīng)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成一定的輸出電壓值。銜鐵移動(dòng)方向不同，輸出電壓的極性也不同。 差動(dòng)變壓器輸出特性采用相敏檢波電路和差動(dòng)整流電路辨別被測(cè)物體的移動(dòng)方向。1.認(rèn)識(shí)本任務(wù)所需設(shè)備二、差動(dòng)變壓器在位移檢測(cè)中的應(yīng)用2差動(dòng)變壓器測(cè)量微小位移的工作原理 差動(dòng)變壓器由一個(gè)一次繞組和兩只二級(jí)繞組及一個(gè)鐵芯組成。鐵芯連接被測(cè)物體，移動(dòng)繞組中的鐵芯，由于一級(jí)繞組和二級(jí)繞組

3、之間的互感發(fā)生變化促使二級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，另一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則減小，將兩個(gè)二級(jí)繞組反向串接（本訓(xùn)練中同名端連接）引出差動(dòng)輸出。輸出電壓的變化反映了被測(cè)物體的移動(dòng)量。1根據(jù)圖12-1將差動(dòng)變壓器安裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。差動(dòng)變壓器安裝圖 2將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K的插座中，音頻信號(hào)由信號(hào)源的“Us100”處輸出，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)的頻率和幅度（用示波器監(jiān)測(cè)），使輸出信號(hào)頻率為4-5KHz，幅度為Vp-p=2V，按圖12-2接線（1、2接音頻信號(hào)，3、4為差動(dòng)變壓器輸出，接放大器輸入端）。3用示波器觀測(cè)Uo的輸出，旋動(dòng)測(cè)微頭，使上位機(jī)觀測(cè)到的波形峰峰值V

4、p-p為最小，這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰疲硪粋€(gè)方向位稱(chēng)為負(fù)，從Vp-p最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm從上位機(jī)上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下表，再?gòu)腣p-p最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。4實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備 Vp-p(mV)X(mm)1.認(rèn)識(shí)本任務(wù)所需設(shè)備三、拓展與訓(xùn)練（1）將差動(dòng)變壓器安裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，并且將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K的插座中。按照?qǐng)D3-28接線，將相敏檢波電路接入。圖3-28 帶相敏檢波電路的差動(dòng)變壓器系統(tǒng)接線圖（2）檢查連線無(wú)誤后，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出頻率，使

5、二次繞組波形不失真，用手將中間鐵芯移至最左端，然后調(diào)節(jié)移相器，使移相器的輸入輸出波形正好是同相或反相時(shí)，將鐵心重新安裝到位移裝置上，用測(cè)微頭將鐵芯置于線圈中部，用示波器觀察差分放大器輸出最小，調(diào)節(jié)電橋Rw1、Rw2電位器使系統(tǒng)輸出電壓為零。（3）用測(cè)微頭分別帶動(dòng)鐵芯向左和向右移動(dòng)1mm，每位移0.2mm記錄一電壓值并填入表3-2中。 （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。位移mm電壓V傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng) 目 三項(xiàng)目三 電感式傳感器的應(yīng)用一差動(dòng)變壓器在位移檢測(cè)中的應(yīng)用二電渦流傳感器在轉(zhuǎn)速檢測(cè)中的應(yīng)用任務(wù)書(shū)對(duì)某機(jī)床上傳動(dòng)的齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)，對(duì)于金屬類(lèi)的旋轉(zhuǎn)物體通?？梢赃x擇電渦流傳感器，

6、這種傳感器適用于檢測(cè)金屬物體，測(cè)量精度高。任務(wù)二 電渦流傳感器在轉(zhuǎn)速檢測(cè)中的應(yīng)用2022/8/718 當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x 減小時(shí)，電渦流線圈的等效電感L 減小，等效電阻R 增大。感抗XL 的變化比 R 的變化 大 得 多，流過(guò)電渦流線圈的電流 i1 增大。 電渦流效應(yīng)2022/8/719 集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。 當(dāng)高頻（100kHz左右）信號(hào)源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個(gè)靠近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈L1時(shí)，將產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)H1。如被測(cè)導(dǎo)體置于該交變磁場(chǎng)范圍之內(nèi)時(shí)，被測(cè)導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導(dǎo)體的縱深

7、方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱(chēng)為集膚效應(yīng)（也稱(chēng)趨膚效應(yīng)）。 電渦流線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z的函數(shù)表達(dá)式為： Z=R+jL=f（i1、f、r、x）集膚效應(yīng)2022/8/720 檢測(cè)深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測(cè)導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測(cè)深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在100kHz1MHz。頻率越低，檢測(cè)深度越深。 間距x的測(cè)量：如果控制上式中的i1、f、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測(cè)量位移的傳感器。 多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來(lái)檢測(cè)與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來(lái)檢測(cè)

8、與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的材料型號(hào)、表面硬度等參數(shù)。 等效阻抗與非電量的測(cè)量 2022/8/721 1電渦流線圈 2探頭殼體 3殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋 4印制線路板 5夾持螺母 6電源指示燈 7閾值指示燈 8輸出屏蔽電纜線 9電纜插頭 電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.認(rèn)識(shí)本任務(wù)中的傳感器技能訓(xùn)練：電渦流傳感器在轉(zhuǎn)速檢測(cè)中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)動(dòng)源上的直流電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)邊緣均勻12個(gè)小孔，其中6個(gè)孔是空的，6個(gè)孔是塞入小磁鐵的，并且空孔和小磁鐵間隔分布，當(dāng)空孔經(jīng)過(guò)電渦流傳感器下方時(shí)，電渦流傳感器模塊輸出電壓較高（高電平），當(dāng)小磁鐵經(jīng)過(guò)電渦流傳感器時(shí)，電渦流傳感器模塊輸出電壓較低（低電平），形成一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)

9、動(dòng)一圈，共輸出六個(gè)脈沖信號(hào)。將脈沖信號(hào)送入頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)計(jì)數(shù)顯示。轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)頻率之間的關(guān)系。2.測(cè)速原理驅(qū)動(dòng)電壓(V)4v6v8v10v12v16v20v24v轉(zhuǎn)速(rpm)（1）電渦流傳感器安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)源傳感器支架上，引出線接電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，使電渦流傳感器距離直流電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上的檢測(cè)點(diǎn)（小磁鐵）2-3mm。 （2）將電渦流傳感器模塊的輸出接至頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)，頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)選擇“轉(zhuǎn)速”輸出。（3）將直流電源接至轉(zhuǎn)動(dòng)源的直流輸入端，將直流電源選擇開(kāi)關(guān)撥至+4V，合上主控臺(tái)電源。 直流電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)讀數(shù)從零開(kāi)始上升；（4）將直流電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，觀察頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)的讀數(shù)。待

10、頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)讀數(shù)保持穩(wěn)定，將轉(zhuǎn)速值填入表中。（5）將直流電源選擇開(kāi)關(guān)撥至+6V，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，記錄頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)的讀數(shù)。（6）將直流電源選擇開(kāi)關(guān)撥至+8V、+10V、12V（6）、16V（8）、20V（10）、24V，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，記錄頻率/轉(zhuǎn)速計(jì)的讀數(shù)。表3-4 不同驅(qū)動(dòng)電壓下的電機(jī)轉(zhuǎn)速（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。3.訓(xùn)練步驟1.認(rèn)識(shí)本任務(wù)中設(shè)備拓展與練習(xí)二. 電渦流傳感器檢測(cè)位移的工作原理電渦流傳感器的線圈阻抗與金屬導(dǎo)體到電渦流線圈的距離X有關(guān)。保持 i1、 f、r 不變，則Z=f（x），電渦流線圈的阻抗只和金屬導(dǎo)體和電渦流線圈之間的位移成正比。3.訓(xùn)練步驟（1）按圖3-38安裝電渦流傳感器。（2）在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓盤(pán)，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使鐵質(zhì)金屬圓盤(pán)的平面貼到電渦流傳感器的探測(cè)端，固定測(cè)微頭。（3）按圖3-39所