第4章 電感式傳感器線位移及尺寸測(cè)量

第4章電感式傳感器·線位移及尺寸測(cè)量傳感器原理與工程應(yīng)用PrincipleandApplicationofSensors

4.1自感式傳感器

4.2差動(dòng)變壓器式傳感器

4.3渦流傳感器

4.4感應(yīng)同步器

4.5線位移及尺寸測(cè)量基本知識(shí)

4.6電感式位移傳感器

4.7其它線位移及尺寸測(cè)量傳感器第4章電感式傳感器.線位移及尺寸測(cè)量

本章內(nèi)容緒論

電感式傳感器是利用線圈自感（self-inductanceofcoils

）

或互感（mutualinductanceofcoils）的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置?？梢詼y(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、比重等參數(shù)。電感式傳感器的核心部分是可變的自感或互感，在將被測(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)作為媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類(lèi)傳感器的主要特征是具有電感繞組。

習(xí)慣上講的電感式傳感器通常指自感式傳感器（變磁阻式reluctancevariationsensors），而互感式傳感器由于它利用變壓器原理，又往往做成差動(dòng)式，故稱(chēng)作差動(dòng)變壓器（linearvariabledifferentialtransformers(LVDTs)）此外，利用渦流原理的電渦流式傳感器（Eddycurrentsensors

）、利用材料壓磁效應(yīng)（Piezo-magneticeffect）的壓磁式傳感器、利用平面繞組互感原理的感應(yīng)同步器(Inductosyn)等，亦屬電感式傳感器PartA電感式傳感器

特點(diǎn)（1）工作可靠、壽命長(zhǎng)；（2）靈敏度高、分辨率高;

位移:0.01μm;角度0.1”;輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百mV/mm。（3）精度高、線性好;

在幾十μm到數(shù)百mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度較好，且比較穩(wěn)定。非線性誤差：0.05%~0.1%；（4）性能穩(wěn)定、重復(fù)性好。不足：存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。PartA電感式傳感器4.1自感式(變磁阻)傳感器4.1.1工作原理1—線圈coil

；2—鐵芯Magneticcore

；3—銜鐵Movingcoreself-inductanceofcoilis:

式中：N----numberofturns

RM-------reluctanceΔxΔδΔRMΔLPartA電感式傳感器

因?yàn)闅庀遁^小(0.1～1mm)，所以，認(rèn)為氣隙磁場(chǎng)是均勻的，若忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為:鐵芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率，因此鐵芯磁阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小線圈自感L為：分類(lèi)：變氣隙厚度δ的電感式傳感器；變氣隙面積S的電感式傳感器；變鐵芯磁導(dǎo)率μ的電感式傳感器；PartA電感式傳感器自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式

1—線圈coil

；2—鐵芯Magneticcore

；3—銜鐵Movingcore變氣隙式變截面式螺線管式PartA電感式傳感器L=f（S）L=f（δ）δLSL=f(δ)為非線性關(guān)系。當(dāng)δ＝0時(shí)，L為∞，考慮導(dǎo)磁體的磁阻，當(dāng)δ＝0時(shí)，并不等于∞，而具有一定的數(shù)值，在δ較小時(shí)其特性曲線如圖中虛線所示。如移動(dòng)銜鐵使面積S改變，從而改變L值時(shí),則L＝f(S)的特性曲線為一直線。

4.1.2電感計(jì)算與輸出特性分析PartA電感式傳感器1.變氣隙式自感傳感器如圖，傳感器初始電感量為：傳感器工作時(shí)，若銜鐵移動(dòng)使氣隙增加Δδ，則電感減小，變化量為ΔL：自感的相對(duì)變化量為：

PartA電感式傳感器一般，，則上式可由泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)成級(jí)數(shù)形式為將上式作線性處理，忽略高次項(xiàng)，可得自感變化與氣隙變化成近似線性關(guān)系：

變氣隙式自感傳感器的靈敏度為可見(jiàn)，靈敏度K隨初始?xì)庀兜脑龃蠖鴾p小。PartA電感式傳感器非線性誤差為:非線性誤差隨的增大而增大

采用圖示差動(dòng)變隙式電感傳感器，可以減小非線性，提高靈敏度。

差動(dòng)變隙式自感傳感器的電感變化量為：PartA電感式傳感器差動(dòng)式電感傳感器的電感相對(duì)變化量為：當(dāng)，上式展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)：忽略高次項(xiàng)，可得:差動(dòng)變隙式自感傳感器的靈敏度為非線性誤差為PartA電感式傳感器①差動(dòng)式自感傳感器的靈敏度比單線圈傳感器提高一倍②差動(dòng)式自感傳感器非線性失真小,如當(dāng)Δδ/δ=10％時(shí),單線圈γ＜10％；而差動(dòng)式的γ

＜1％③采用差動(dòng)式傳感器，還能抵消溫度變化、電源波動(dòng)、外界干擾、電磁吸力等因素對(duì)傳感器的影響

75502505075100L/mHδ/mm10025LD4321ⅠⅡ12341線圈Ⅰ自感特性曲線；2線圈Ⅱ自感特性曲線；3線圈Ⅰ與Ⅱ差動(dòng)自感特性曲線；4差動(dòng)電橋輸出電壓－位移特性曲線PartA電感式傳感器δLΔL1ΔL2L0δ0

注意?、佼?dāng)氣隙δ發(fā)生變化時(shí)，自感的變化與氣隙變化均呈非線性關(guān)系，其非線性程度隨氣隙相對(duì)變化Δδ/δ的增大而增加；②氣隙減少Δδ所引起的自感變化ΔL1與氣隙增加同樣Δδ所引起的自感變化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2，其差值隨Δδ/δ的增加而增大。氣隙減小或增大同樣值時(shí)自感變化相同嗎？PartA電感式傳感器rx螺管線圈鐵芯單線圈螺管型傳感器結(jié)構(gòu)圖l

2.

螺線管型電感傳感器

有單線圈和差動(dòng)式兩種結(jié)構(gòu)形式。單線圈螺管型傳感器的主要元件為一只螺管線圈一根圓柱形鐵芯及磁性套筒。傳感器工作時(shí)，因鐵芯在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化，引起線圈泄漏路徑中磁阻的變化，從而使線圈自感發(fā)生變化。PartA電感式傳感器螺管線圈1鐵芯差動(dòng)螺管型傳感器結(jié)構(gòu)圖螺管線圈2磁性套筒主磁通漏磁通PartA電感式傳感器x螺管線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布曲線rl1.00.80.60.40.20.20.40.60.81.0H（）INlx（l）

螺管式自感傳感器根據(jù)其磁路結(jié)構(gòu)，磁通主要由兩部分組成：磁通沿軸向貫穿整個(gè)線圈后閉合的為主磁通；另外經(jīng)鐵芯側(cè)面氣隙閉合的側(cè)磁通稱(chēng)為漏磁通。鐵芯在開(kāi)始插入（x=0）或幾乎離開(kāi)線圈時(shí)的靈敏度，比鐵芯插入線圈的1/2長(zhǎng)度時(shí)的靈敏度小得多。這說(shuō)明只有在線圈中段才有可能獲得較高的靈敏度，并且有較好的線性特性。

PartA電感式傳感器xlr設(shè)螺管線圈全長(zhǎng)為l,內(nèi)徑為r,匝數(shù)為N,通電電流強(qiáng)度為I。沿軸線任意一點(diǎn)P的磁場(chǎng)強(qiáng)度H為：為簡(jiǎn)化分析，設(shè)螺管線圈的長(zhǎng)徑比圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度分布均勻，線圈中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為：，則可認(rèn)為螺管線則空心螺管線圈的電感為：PartA電感式傳感器當(dāng)線圈插有鐵芯時(shí)，由于鐵芯是鐵磁性材料，使插入部分的磁阻下降，故磁感強(qiáng)度B增大，電感值增加。設(shè)鐵芯長(zhǎng)度與線圈長(zhǎng)度相同，鐵芯半徑為，線圈所包圍橫截面上的磁通量由兩部分組成：鐵芯所占截面的磁通量和氣隙的磁通量，總磁通量為:線圈電感增大為：如果鐵芯長(zhǎng)度小于線圈長(zhǎng)度l，則線圈電感為PartA電感式傳感器當(dāng)增加時(shí)，線圈電感增大ΔL，則電感變化量為電感的相對(duì)變化量為可以看出，若被測(cè)量與成正比，則ΔL與被測(cè)量也成正比。實(shí)際中，由于線圈長(zhǎng)度有限，線圈磁場(chǎng)強(qiáng)度分布并不均勻，輸入量與輸出量之間的關(guān)系是非線性的。

PartA電感式傳感器為了提高靈敏度與線性度,常采用差動(dòng)螺管式自感傳感器。圖(b)中H=f(x)曲線表明：為了得到較好的線性,鐵芯長(zhǎng)度取0.6l時(shí),則鐵芯工作在H曲線的拐彎處,此時(shí)H變化小。這種差動(dòng)螺管式自感傳感器的測(cè)量范圍為(5～50)mm,非線性誤差在0.5％左右。

2lcΔlc2l線圈Ⅰ線圈Ⅱr0.80.60.40.20.20.40.60.8-0.80.80.41.2-1.2-0.4xH（）INlx(l)(a)(b)PartA電感式傳感器4.1.3電感傳感器等效電路（1）銅損電阻Rc

（2）渦流損耗電阻Rｅ（3）磁滯損耗電阻Rh（4）并聯(lián)寄生電容C

PartA電感式傳感器4.1.4自感式傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路圖中B點(diǎn)的電壓為：圖中A點(diǎn)的電壓為：1.變壓器電橋輸出電壓：討論：（1）當(dāng)鐵芯處于中間位置時(shí)，Z1=Z2=Z，這時(shí)U0=0,電橋平衡；（2）當(dāng)鐵芯向下移動(dòng)時(shí)，下面線圈的阻抗增加，Z2=Z+ΔZ，上面線圈的阻抗減小，Z1=Z-ΔZ得：PartA電感式傳感器反之，當(dāng)鐵芯向上移動(dòng)同樣大小的距離時(shí)，Z2=Z-ΔZ,Z1=Z+ΔZ，得：

幅值為：輸出電壓幅值為:兩種情況的輸出電壓大小相等，方向相反，由于E是交流電壓，所以輸出電壓U0在輸入到指示器前必須先進(jìn)行整流、濾波。

PartA電感式傳感器2.帶相敏整流的交流電橋由于電路結(jié)構(gòu)不完全對(duì)稱(chēng),當(dāng)輸入電壓中包含有諧波時(shí)，輸出端在鐵芯位移為零時(shí)將出現(xiàn)殘余電壓，稱(chēng)之為零點(diǎn)殘余電壓。采用相敏整流電路可以消除零點(diǎn)殘余電壓、判別銜鐵位移的方向、改善線性度。PartA電感式傳感器4.1.5影響傳感器精度的因素分析1.電源電壓和頻率波動(dòng)的影響2.溫度變化的影響3.非線性特性的影響4.輸出電壓與電源電壓之間的相位差5.零位誤差的影響PartA電感式傳感器PartA電感式傳感器4.2差動(dòng)變壓器式傳感器(LVDTs)1初級(jí)線圈;2.3次級(jí)線圈;4銜鐵4123基本元件有銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈框架等。初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，而次級(jí)線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。螺管形差動(dòng)變壓器根據(jù)初、次級(jí)排列不同有二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式和五節(jié)式等形式。PartA電感式傳感器4.2.1螺管形差動(dòng)變壓器321212112(a)(b)(c)(d)121121初級(jí)線圈；2次級(jí)線圈；3銜鐵3三節(jié)式的零點(diǎn)電位較小，二節(jié)式比三節(jié)式靈敏度高、線性范圍大，四節(jié)式和五節(jié)式改善了傳感器線性度。PartA電感式傳感器副Ⅰ0EsEs1Es2x副Ⅱ原線圈差動(dòng)變壓器輸出電勢(shì)與銜鐵位移的關(guān)系。其中x表示銜鐵偏離中心位置的距離。

～～～EsRs1Rs2Es1Es2EpRpM1M2Ls1Ls2LpIpPartA電感式傳感器～～～EsRs1Rs2Es1Es2EpRpM1M2Ls1Ls2LpIp設(shè)初級(jí)線圈的復(fù)數(shù)電流值為:輸出電壓：將電流寫(xiě)成復(fù)指數(shù)形式：

則

PartA電感式傳感器則輸出電壓為：討論:（1）磁芯處于中間平衡位置時(shí)，互感M1=

M2=M，則Es=0；（2）磁芯上升時(shí)，M1=

M+ΔM，M2=

M-ΔM，則

(3)磁芯下降時(shí)，M1=

M-ΔM，M2=

M+ΔM，則PartA電感式傳感器（1）靈敏度定義：差動(dòng)變壓器在單位電壓激勵(lì)下，鐵芯移動(dòng)單位距離時(shí)的輸出電壓；單位：V/mm/V；如何提高靈敏度？（2）頻率特性PartA電感式傳感器4.2.3差動(dòng)變壓器特性分析應(yīng)用時(shí)激磁頻率一般在400Hz到5kHz的范圍內(nèi)選擇。(3)線性范圍一般差動(dòng)變壓器的線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10~1/4。(5)零位殘余電壓及其補(bǔ)償當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值(從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV)存在，稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。如圖是擴(kuò)大了的零點(diǎn)殘余電壓的輸出特性。零點(diǎn)殘余電壓的存在造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)；零點(diǎn)殘余電壓輸入放大器內(nèi)會(huì)使放大器末級(jí)趨向飽和，影響電路正常工作等。

0u0x-xu00(4)溫度特性差動(dòng)變壓器的使用溫度通常為80℃PartA電感式傳感器零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因：①基波分量。由于差動(dòng)變壓器兩個(gè)次級(jí)繞組不可能完全一致，因此它的等效電路參數(shù)（互感M、自感L及損耗電阻R）不可能相同，從而使兩個(gè)次級(jí)繞組的感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值不等。又因初級(jí)線圈中銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻，線圈匝間電容的存在等因素，使激勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通相位不同。

②高次諧波。高次諧波分量主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性引起。由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使得激勵(lì)電流與磁通波形不一致產(chǎn)生了非正弦(主要是三次諧波)磁通，從而在次級(jí)繞組感應(yīng)出非正弦電勢(shì)。另外，激勵(lì)電流波形失真，因其內(nèi)含高次諧波分量，這樣也將導(dǎo)致零點(diǎn)殘余電壓中有高次諧波成分。

PartA電感式傳感器消除零點(diǎn)殘余電壓方法：（1）從設(shè)計(jì)和工藝上保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性

為保證線圈和磁路的對(duì)稱(chēng)性，首先，要求提高加工精度，線圈選配成對(duì)，采用磁路可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。其次，應(yīng)選高磁導(dǎo)率、低矯頑力、低剩磁感應(yīng)的導(dǎo)磁材料。并應(yīng)經(jīng)過(guò)熱處理，消除殘余應(yīng)力，以提高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性。由高次諧波產(chǎn)生的因素可知，磁路工作點(diǎn)應(yīng)選在磁化曲線的線性段。（2）選用合適的測(cè)量線路采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動(dòng)方向，而且把銜鐵在中間位置時(shí)，因高次諧波引起的零點(diǎn)殘余電壓消除掉。如圖，采用相敏檢波后銜鐵反行程時(shí)的特性曲線由1變到2，從而消除了零點(diǎn)殘余電壓。u0+x-x210相敏檢波后的輸出特性PartA電感式傳感器（3）采用補(bǔ)償線路①由于兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電壓相位不同，并聯(lián)電容可改變其一的相位，也可將電容C改為電阻，如圖(a)。由于R的分流作用將使流入傳感器線圈的電流發(fā)生變化，從而改變磁化曲線的工作點(diǎn)，減小高次諧波所產(chǎn)生的殘余電壓。圖(b)中串聯(lián)電阻R可以調(diào)整次級(jí)線圈的電阻分量。～uiu0CR～uiu0CR(a)(b)調(diào)相位式殘余電壓補(bǔ)償電路PartA電感式傳感器②并聯(lián)電位器W用于電氣調(diào)零，改變兩次級(jí)線圈輸出電壓的相位，如圖所示。電容C(0.02μF)可防止調(diào)整電位器時(shí)使零點(diǎn)移動(dòng)?！玼iu0CR1R2W電位器調(diào)零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路PartA電感式傳感器R或L補(bǔ)償電路～uiu0L0W～uiu0R0W(a)(b)③接入R0(幾百kΩ)或補(bǔ)償線圈L0(幾百匝)。繞在差動(dòng)變壓器的初級(jí)線圈上以減小負(fù)載電壓，避免負(fù)載不是純電阻而引起較大的零點(diǎn)殘余電壓。電路如圖。4.2.4差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路1.差動(dòng)整流電路根據(jù)半導(dǎo)體二級(jí)管單向?qū)ㄔ磉M(jìn)行解調(diào)的。如傳感器的一個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性，在f點(diǎn)為“＋”，e點(diǎn)為“–”，則電流路徑是fgdche（參看圖a）。反之，如f點(diǎn)為“–”，e點(diǎn)為“＋”，則電流路徑是ehdcgf?？梢?jiàn)，無(wú)論次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，通過(guò)電阻R的電流總是從d到c。同理可分析另一個(gè)次級(jí)線圈的輸出情況。輸出的電壓波形見(jiàn)圖（b），其值為USC=eab＋ecd。PartA電感式傳感器全波整流電路和波形圖～e1RRcabhgfdeUSC銜鐵在零位以下eabttteabttteabtecdtUSCtecdUSCUSCecd銜鐵在零位以上銜鐵在零位(b)(a)在f點(diǎn)為“＋”，則電流路徑是fgdche

(參看圖a)。反之，如f點(diǎn)為“–”，則電流路徑是ehdcgf。2、相敏檢波電路容易做到輸出平衡，便于阻抗匹配。圖中調(diào)制電壓er和e同頻，經(jīng)過(guò)移相器使er和e保持同相或反相，且滿足er>>e。調(diào)節(jié)電位器R可調(diào)平衡，圖中電阻R1=R2=R0，電容C1=C2=C0，輸出電壓為UCD。當(dāng)鐵芯在中間時(shí),e=0,只有er起作用，輸出電壓UCD＝0。若鐵芯上移，e≠0，設(shè)e和er同相位，由于er>>e，故er正半周時(shí)D1、D2仍導(dǎo)通，但D1回路內(nèi)總電勢(shì)為er＋e，而D2回路內(nèi)總電勢(shì)為er－e，故回路電流i1＞i2輸出電壓UCD=R0（i1–i2）>0。當(dāng)er負(fù)半周時(shí)，Ri1～e1R1R2e21e22C2C1er移相器D1D4D3D2CDABi3i2i4eUCD=R0(i4-i3)>0，因此鐵芯上移時(shí)輸出電壓UCD>0。當(dāng)鐵芯下移時(shí)，e和er相位相反。同理可得UCD<0。由此可見(jiàn)，該電路能判別鐵芯移動(dòng)的方向。

4.3渦流傳感器(Eddycurrentsensors)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動(dòng)的感應(yīng)電流，稱(chēng)之為電渦流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)。渦流的大小與金屬的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、幾何尺寸、產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈與金屬的距離x，線圈的激磁電流及其頻率等參數(shù)有關(guān)。若固定其中的若干參數(shù)，就能按渦流的大小測(cè)量出另外某一參數(shù)。電渦流式傳感器是一種建立在電渦流效應(yīng)原理上的傳感器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量線性范圍大、抗干擾能力強(qiáng)以及體積較小等一系列優(yōu)點(diǎn)。電渦流式傳感器可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)、位移、尺寸、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)的非接觸測(cè)量，并且還可以進(jìn)行無(wú)損探傷。PartA電感式傳感器4.3.1高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理1234561-線圈2-框架3-襯套4-支架5-電纜6-插頭PartA電感式傳感器測(cè)量時(shí)線圈的等效阻抗為：

測(cè)量時(shí)線圈阻抗隨金屬導(dǎo)體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、線圈激勵(lì)電流的角頻率ω以及線圈與金屬導(dǎo)體的距離x等參數(shù)變化，即：

若能控制式中其它參數(shù)不變，只改變其中一個(gè)參數(shù)，這樣阻抗就能成為這個(gè)參數(shù)的單值函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)該參數(shù)的測(cè)量。PartA電感式傳感器2.測(cè)量電路

（1）調(diào)頻電路PartA電感式傳感器（2）調(diào)幅電路PartA電感式傳感器PartA電感式傳感器4.4感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是利用兩個(gè)平面形繞組的互感隨位置不同而變化的原理制成的用來(lái)測(cè)直線或轉(zhuǎn)角位移的傳感器。測(cè)量直線位移的稱(chēng)為長(zhǎng)感應(yīng)同步器，測(cè)量轉(zhuǎn)角位移的稱(chēng)為圓感應(yīng)同步器。感應(yīng)同步器具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）具有較高的測(cè)量精度和分辨力。目前直線式感應(yīng)同步器的精度可達(dá)±1.5μm，分辨力達(dá)0.05μm；直徑300mm的圓感應(yīng)同步器精度達(dá)±1″，分辨力達(dá)0.05″。（2）感應(yīng)同步器基于電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)電勢(shì)僅取決于磁通量的變化率，幾乎不受環(huán)境因素如溫度、油污、塵埃等的影響。（3）工作時(shí)無(wú)接觸摩擦、磨損，使用壽命長(zhǎng)，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，非常適合于惡劣的工作環(huán)境，便于維護(hù)。（4）直線式感應(yīng)同步器的測(cè)量范圍，可以根據(jù)需要將若干個(gè)定尺接長(zhǎng)使用，長(zhǎng)度可達(dá)20m。（5）工藝性好，成本較低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。PartA電感式傳感器4.4.1感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理PartA電感式傳感器PartA電感式傳感器正、余弦繞組在定尺中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為：式中PartA電感式傳感器4.4.2感應(yīng)同步器的信號(hào)處理與測(cè)量電路1.鑒相法信號(hào)處理應(yīng)用時(shí)，在滑尺的正、余弦繞組上供給頻率相同、相位差的交流激勵(lì)電壓：定尺繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為滑尺的正、余弦繞組共同產(chǎn)生的，為：式中,PartA電感式傳感器2.鑒幅法信號(hào)處理如果滑尺繞組的激勵(lì)電壓分別為正弦繞組：

余弦繞組：式中，φ為激勵(lì)電壓的電相角。在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的總和為調(diào)整激勵(lì)電壓的φ值，使輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e0的幅值為零，為此，激勵(lì)電壓的φ值就反映了感應(yīng)同步器的相對(duì)位置θ。PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器4.5線位移/尺寸測(cè)量基本知識(shí)在機(jī)械加工等生產(chǎn)領(lǐng)域，線位移/尺寸測(cè)量是最為常見(jiàn)的被測(cè)量。尺寸測(cè)量大多定義為兩點(diǎn)、兩線或兩面之間的距離，如軸徑、孔徑、工件的長(zhǎng)寬高等。根據(jù)尺寸的測(cè)量范圍又可劃分為常規(guī)尺寸測(cè)量（1mm―1m）,大尺寸測(cè)量（大于1m）和微小尺寸測(cè)量（小于1mm）。隨著技術(shù)的快速發(fā)展以及數(shù)控機(jī)床的需要，被加工尺寸的在線監(jiān)測(cè)也日趨成熟。加工中測(cè)量?jī)x用在進(jìn)給式工序的加工機(jī)床上，如外圓磨床、內(nèi)圓磨床、珩磨機(jī)等，每道工序刀具的進(jìn)給量均由測(cè)得的被加工尺寸的實(shí)際大小確定。線位移測(cè)量從物理學(xué)定義就是質(zhì)點(diǎn)在直線方向位置的變化量，就測(cè)量值而言，線位移測(cè)量與尺寸測(cè)量實(shí)質(zhì)是一樣的。亦即用于尺寸測(cè)量的方法、傳感器和儀器大多能用于線位移的測(cè)量。PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器4.6電感式位移傳感器電感測(cè)微頭PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器電感式滾柱直徑分選裝置

1—?dú)飧?—活塞3—推桿4—被測(cè)滾柱5—落料管6—電感測(cè)微器7—鎢鋼測(cè)頭8—限位擋板9—電磁翻板10—容器（料斗）

PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器變氣隙式電感測(cè)微儀PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器變氣隙式差動(dòng)壓力傳感器PartB線位移及尺寸測(cè)量傳感器

微壓力變送器將差動(dòng)變壓器和彈性敏感元件（膜片、膜盒和彈簧管等）相結(jié)合，可以組成各種形式的壓力傳感器?！?20V1接頭2膜盒3底座4線路板5差動(dòng)變壓器6銜鐵7罩殼V振蕩器穩(wěn)壓電源差動(dòng)變壓器相敏檢波電路1234567這種變送器可分檔測(cè)量(–5×105～6×10