第四章變磁阻式傳感器

變磁阻式傳感器也叫電感式傳感器

電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測(cè)量(力、位移)轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類(lèi):變磁阻式傳感器電感式（自感型）電渦流式變壓器式（互感型）變磁阻式傳感器

變磁阻式傳感器第一節(jié)電感式—自感型可變導(dǎo)磁面積型差動(dòng)型一、原理:電磁感應(yīng)圖4–1電感式傳感器變磁阻式傳感器線圈中電感量可由下式確定：式中,Rm為磁路總磁阻。（4-1）變磁阻式傳感器氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。若忽略磁路磁損，則磁路總磁阻為（4-2）通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻，即則式（4-2）可寫(xiě)為聯(lián)立式（4-1）及式（4-4），可得（4-3）（4-4）（4-5）變磁阻式傳感器上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù)，改變?chǔ)幕騍0均可導(dǎo)致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。變磁阻式傳感器二、輸出特性L與δ之間是非線性關(guān)系，特性曲線如圖4-2所示。圖4-2變隙式電壓傳感器的L-δ特性變磁阻式傳感器可見(jiàn)：變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相矛盾，因此變隙式電感式傳感器適用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合。靈敏度為（4-15）變磁阻式傳感器1-鐵芯；2-線圈；3-銜鐵當(dāng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)線圈的電感變化量分別為L(zhǎng)1、L2為了減小非線性誤差，實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。圖4-3差動(dòng)變隙式電感傳感器變磁阻式傳感器結(jié)論：①差動(dòng)式為簡(jiǎn)單式電感傳感器靈敏度的2倍。②非線性減小。③克服溫度等外界共模信號(hào)干擾。變磁阻式傳感器三、測(cè)量電路圖4-4交流電橋測(cè)量電路

1、交流電橋式測(cè)量電路變磁阻式傳感器0圖4-5變壓器式交流電橋2.變壓器式交流電橋變磁阻式傳感器可知：銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí)，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移而變化。由于是交流電壓，輸出指示無(wú)法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來(lái)解決。

當(dāng)傳感器銜鐵上移：如Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ，當(dāng)傳感器銜鐵下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ，此時(shí)變磁阻式傳感器3.諧振式測(cè)量電路分為：諧振式調(diào)幅電路和諧振式調(diào)頻電路。圖4-6諧振式調(diào)幅電路

此電路靈敏度很高，但線性差，適用于線性度要求不高的場(chǎng)合變磁阻式傳感器圖4-7諧振式調(diào)頻電路

f與L具有明顯的非線性關(guān)系變磁阻式傳感器變隙電感式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器工作原理:互感現(xiàn)象.EwEoutEoutx-x第二節(jié)差動(dòng)變壓器式傳感器一、結(jié)構(gòu)與工作原理變磁阻式傳感器零點(diǎn)殘余電壓二、等效電路差動(dòng)變壓器等效電路

r1變磁阻式傳感器問(wèn)題：差動(dòng)變壓器的輸出是交流電壓(用交流電壓表測(cè)量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映移動(dòng)的方向);三、測(cè)量電路(1)差動(dòng)整流電路變磁阻式傳感器0（2）相敏檢波電路變磁阻式傳感器U0U01U02UL結(jié)論：①銜鐵在中間位置時(shí)，無(wú)論參考電壓是正半周還是負(fù)半周，在負(fù)載RL上的輸出電壓始終為0。②銜鐵在零位以上移動(dòng)時(shí)，無(wú)論參考電壓是正半周還是負(fù)半周，在負(fù)載RL上得到的輸出電壓始終為正。③銜鐵在零位以下移動(dòng)時(shí)，無(wú)論參考電壓是正半周還是負(fù)半周，在負(fù)載RL上得到的輸出電壓始終為負(fù)。由此可見(jiàn)，該電路能判別鐵芯移動(dòng)的方向。第三節(jié)電渦流式變磁阻式傳感器原理:渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)：當(dāng)塊狀金屬導(dǎo)體置于交變磁場(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)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流。問(wèn)題：產(chǎn)生渦流必須具備的條件是什么？渦流效應(yīng)的應(yīng)用：電磁爐

高頻電流通過(guò)勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開(kāi)鍋內(nèi)的食物。電磁爐內(nèi)部

的勵(lì)磁線圈高頻加熱爐原線圈的等效阻抗Z變化：線圈的等效電感為：M為互感系數(shù)，與成反比影響阻抗Z的變量：1、間距δ，δMZ可用于檢測(cè)位移，振動(dòng)等物理量2、金屬板的電阻率ρ或金屬板的磁導(dǎo)率μ可用于材質(zhì)鑒別或無(wú)損探傷。特點(diǎn)：可用于動(dòng)態(tài)非接觸測(cè)量，測(cè)量范圍0~1500um，分辨力可達(dá)1um，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便可靠。電渦流接近開(kāi)關(guān)大直徑電渦流探雷器市場(chǎng)上自動(dòng)封口機(jī)，利用電渦流原理。待封口位置含鋁，檢測(cè)到封口位置時(shí)，電渦流效應(yīng)產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)封口。間隙越大，電渦流越小探傷產(chǎn)品：案例：板的厚度測(cè)量~差動(dòng)變壓器式加速度傳感器原理圖1、懸臂彈簧2、差動(dòng)變壓器用于測(cè)定振動(dòng)物