單元3-1精密零件尺寸檢測

傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境3位移的檢測單元1精密零件尺寸的檢測3-1精密零件尺寸的檢測教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)會根據(jù)檢測要求選擇合適的檢測位移傳感器，會組成檢測電路。了解電感式傳感器的工作原理、類型、特點1.遵守5S管理2.具有團(tuán)隊協(xié)作精神3.培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力4.訓(xùn)練語言溝及表達(dá)能力能力訓(xùn)練任務(wù)任務(wù)1.認(rèn)識電感式傳感器任務(wù)2.用電感式傳感器檢測精密零件尺寸煙臺職業(yè)學(xué)院一、自感式傳感器

先看一個實驗：

將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖所示。這時毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。

煙臺職業(yè)學(xué)院電感傳感器的基本工作原理演示F220V準(zhǔn)備工作煙臺職業(yè)學(xué)院電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小F煙臺職業(yè)學(xué)院電感傳感器的基本工作原理

當(dāng)鐵心的氣隙較大時，磁路的磁阻Rm也較大，線圈的電感量L和感抗XL較小，所以電流I較大。當(dāng)鐵心閉合時，磁阻變小、電感變大，電流減小。煙臺職業(yè)學(xué)院自感式電感傳感器常見的形式

變隙式變截面式螺線管式

煙臺職業(yè)學(xué)院電感量計算公式

請分析電感量L與氣隙厚度及氣隙的有效截面積A之間的關(guān)系，并討論有關(guān)線性度的問題。N：線圈匝數(shù)；A：氣隙的有效截面積；

0：真空磁導(dǎo)率；：氣隙厚度。

煙臺職業(yè)學(xué)院差動電感傳感器的特點

請分析：靈敏度、線性度有何變化曲線1、2為L1、L2

的特性，3為差動特性

在變隙式差動電感傳感器中，當(dāng)銜鐵隨被測量移動而偏離中間位置時，兩個線圈的電感量一個增加，一個減小，形成差動形式。1-差動線圈2-鐵心3-銜鐵4-測桿5-工件

煙臺職業(yè)學(xué)院差動式電感傳感器的特性從曲線圖可以看出，差動式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動式電感傳感器的兩倍。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，差動式電感傳感器對外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測量誤差。

煙臺職業(yè)學(xué)院測量轉(zhuǎn)換電路

測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將電感量的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，以便用儀表指示出來。但若僅采用電橋電路和普通的檢波電路，則只能判別位移的大小，卻無法判別輸出的相位和位移的方向。如果在輸出電壓送到指示儀前，經(jīng)過一個能判別相位的檢波電路，則不但可以反映位移的大小（幅值），還可以反映位移的方向（相位）。這種檢波電路稱為相敏檢波電路。煙臺職業(yè)學(xué)院相敏檢波輸出特性曲線a）非相敏檢波b）相敏檢波1—理想特性曲線

2—實際特性曲線

煙臺職業(yè)學(xué)院二、差動變壓器式傳感器

電源中用到的“單相變壓器”有一個一次線圈（又稱為初級線圈），有若干個二次線圈（又稱次級線圈）。當(dāng)一次線圈加上交流激磁電壓Ui后，將在二次線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓UO。在全波整流電路中，兩個二次線圈串聯(lián)，總電壓等于兩個二次線圈的電壓之和。

請將單相變壓器二次線圈N21、N22的有關(guān)端點按全波整流電路的要求正確地連接起來。＋煙臺職業(yè)學(xué)院差動變壓器式傳感器的工作原理

差動變壓器式傳感器是把被測位移量轉(zhuǎn)換為一次線圈與二次線圈間的互感量M的變化的裝置。當(dāng)一次線圈接入激勵電源之后，二次線圈就將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)兩者間的互感量變化時，感應(yīng)電動勢也相應(yīng)變化。由于兩個二次線圈采用差動接法，故稱為差動變壓器。目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式是螺線管式差動變壓器。

差動變壓器的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。在線框上繞有一組輸入線圈（稱一次線圈）；在同一線框的上端和下端再繞制兩組完全對稱的線圈（稱二次線圈），它們反向串聯(lián)，組成差動輸出形式。理想差動變壓器的原理如圖。圖中標(biāo)有黑點的一端稱為同名端，通俗說法是指線圈的“頭”。

煙臺職業(yè)學(xué)院差動變壓器式傳感器的等效電路

結(jié)構(gòu)特點：兩個二次線圈反向串聯(lián)，組成差動輸出形式。

請將二次線圈N21、N22的有關(guān)端點正確地連接起來，并指出哪兩個為輸出端點。煙臺職業(yè)學(xué)院靈敏度與線性度差動變壓器的靈敏度一般可達(dá)0.5~5V/mm，行程越小，靈敏度越高。為了提高靈敏度，勵磁電壓在10V左右為宜。電源頻率以1~10kHz為好。差動變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的1/10左右。煙臺職業(yè)學(xué)院測量電路差動整流的特點：電路是以兩個橋路整流后的直流電壓之差作為輸出的，所以稱為差動整流電路。它不但可以反映位移的大?。妷旱姆担?，還可以反映位移的方向。

煙臺職業(yè)學(xué)院三、電感式傳感器的典型應(yīng)用

可用于測量壓力、力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位等物理量。

煙臺職業(yè)學(xué)院電感式傳感器的應(yīng)用1、位移測量

軸向式電感測微器的外形

航空插頭紅寶石測頭煙臺職業(yè)學(xué)院其他電感測微頭煙臺職業(yè)學(xué)院模擬式及數(shù)字式電感測微儀煙臺職業(yè)學(xué)院軸向式電感測微器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—引線電纜2—固定磁筒3—銜鐵4—線圈

5—測力彈簧6—防轉(zhuǎn)銷

7—鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承）

8—測桿9—密封套

10—測端11—被測工件12—基準(zhǔn)面煙臺職業(yè)學(xué)院電感式滾柱直徑分選裝置

滾柱直徑分選裝置

1—氣缸2—活塞3—推桿4—被測滾柱5—落料管6—電感測微器7—鎢鋼測頭8—限位擋板9—電磁翻板10—容器（料斗）

煙臺職業(yè)學(xué)院電感式滾柱直徑分選裝置測微儀圓柱滾子煙臺職業(yè)學(xué)院電感式滾柱直徑分選裝置（外形）滑道分選倉位軸承滾子外形煙臺職業(yè)學(xué)院電感傳感器在仿形機床中的應(yīng)用

1—標(biāo)準(zhǔn)靠模樣板2—測端（靠模輪）3—電感測微器

4—銑刀龍門框架5—立柱

6—伺服電動機

7—銑刀

8—毛坯煙臺職業(yè)學(xué)院仿形銑床外形

仿形機床采用閉環(huán)工作方式仿形頭主軸煙臺職業(yè)學(xué)院電感式輪廓儀

旁向式電感測微頭煙臺職業(yè)學(xué)院壓力測量

1—壓力輸入接頭

2—波紋膜盒

3—電纜

4—印制線路板

5—差動線圈

6—銜鐵

7—電源變壓器

8—罩殼

9—指示燈

10—密封隔板

11—安裝底座煙臺職業(yè)學(xué)院壓力測量用的膜盒膜盒由兩片波紋膜片焊接而成。所謂波紋膜片是一種壓有同心波紋的圓形薄膜。當(dāng)膜片四周固定，兩側(cè)面存在壓差時，膜片將彎向壓力低的一側(cè)，因此能夠?qū)毫ψ儞Q為直線位移。煙臺職業(yè)學(xué)院案例：無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。煙臺職業(yè)學(xué)院

振動檢測RS9300低頻振動速度傳感器

其外形如右圖，它是利用磁電感應(yīng)原理把振動信號變換成電信