56124自動檢測技術(shù)賴、馬電子課件第4章電感式傳感器

第一節(jié)自感式電感傳感器第二節(jié)差動變壓器第三節(jié)電渦流式傳感器第四章電感式傳感器

電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈自感或互感系數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感的改變這一物理現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測量的。因此根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，電感式傳感器可以分為自感式和互感式兩大類。本章教學(xué)要求自感式電感傳感器的工作原理自感式電感傳感器的測量電路差動變壓器的工作原理和測量電路電感式傳感器的應(yīng)用電渦流式傳感器的原理及應(yīng)用第一節(jié)自感式電感傳感器一、工作原理變間隙型電感傳感器線圈鐵心間隙銜鐵物體位移間隙變化電感變化氣隙磁阻變化線圈匝數(shù)為N，磁路總磁阻為Rm，線圈的電感L為變間隙式電感傳感器鐵心磁路鐵心導(dǎo)磁率卸鐵導(dǎo)磁率卸鐵磁路截面積線圈電感近似表達(dá)式為變間隙型電感傳感器工作原理與特性曲線變面積型電感傳感器鐵心線圈卸鐵間隙物體移動卸鐵位移電感變化覆蓋面積變化螺管型電感傳感器線圈卸鐵物體移動卸鐵位移電感變化線圈磁阻變化線圈電感為差動式電感傳感器變間隙型變面積型螺管型特點(diǎn)：兩個相同的傳感器線圈共用一個卸鐵構(gòu)成差動形式雙螺管差動式電感傳感器工作原理二、自感式電感傳感器測量電路交流電橋常用形式電阻平衡臂電橋變壓器式電橋緊耦合電感臂電橋電阻平衡電橋輸出電壓當(dāng)ωL>>R’時傳感器阻抗平衡臂電阻傳感器阻抗變化量差動形式時變壓器式電橋輸出電壓輸出電壓為傳感器輸出電壓變壓器二次繞組中點(diǎn)電壓卸鐵下移時

帶相敏整流的交流電橋電路原理分析卸鐵處于中間位置電橋處于平衡狀態(tài)

電壓表指示為零C點(diǎn)電位等于D點(diǎn)電位

帶相敏整流的交流電橋電路原理分析卸鐵上移Z1=Z+△ZZ2=Z-△Z

電壓表正向偏轉(zhuǎn)D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)電位UC↓UD↑卸鐵下移Z1=Z-△ZZ2=Z+△Z

電壓表反向偏轉(zhuǎn)D點(diǎn)電位低于C點(diǎn)電位卸鐵上移電路分析分析表明：卸鐵上移，無論交流輸入的正負(fù)半周，電壓表均正向偏轉(zhuǎn)。卸鐵下移，無論交流輸入的正負(fù)半周，電壓表均反向偏轉(zhuǎn)。結(jié)論：電路具有相敏作用。第二節(jié)差動變壓器物體移動卸鐵位移電感變化二次繞組互感變化二次繞組反向串接卸鐵一次繞組一、差動變壓器的工作原理互感二次繞組電感一次繞組激勵電壓互感二次繞組電感一次繞組的電流為

二次繞組感應(yīng)電勢

輸出總電勢為

有效值為

差動變壓器的輸出特性二次繞組輸出差動輸出二次繞組輸出零點(diǎn)殘余電動勢零點(diǎn)殘余電勢產(chǎn)生原因：制作不對稱及鐵心位置等因素二、差動變壓器的測量電路

差動相敏檢波電路三、電感式傳感器的應(yīng)用

位移測量-電感測微儀引線線圈卸鐵彈簧導(dǎo)桿測端被測件微小位移卸鐵上下移動線圈電感變化相敏整流輸出指示儀表差動變壓器位移傳感器特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、精度高、體積小、量程長輸出：0-5V或4-20mA

力的測量-差動變壓器式力傳感器施加作用力彈性元件變形卸鐵相對線圈移動線圈電感變化輸出電壓作用力卸鐵線圈彈性體壓力測量-差動變壓器式微壓力傳感器施加壓力膜盒自由端位移卸鐵相對線圈移動線圈電感變化輸出電壓罩殼卸鐵差動變壓器插座膜盒接頭

加速度測量-差動變壓器式加速度傳感器振動加速度彈簧受力變形卸鐵相對線圈移動線圈電感變化輸出電壓殼體差動變壓器卸鐵彈簧第三節(jié)電渦流式傳感器扁平線圈交變電流線圈周圍交變磁場引起線圈阻抗變化金屬導(dǎo)體產(chǎn)生渦流扁平線圈交變電流交變磁場新磁場渦流金屬導(dǎo)體一、電渦流傳感器工作原理渦流磁場方向相反渦流金屬導(dǎo)體工作原理示意圖解方程組得傳感器線圈的復(fù)阻抗為根據(jù)等效電路列出方程線圈的等效電感為線圈周圍交變磁場靠近被測金屬物體引起線圈阻抗變化金屬導(dǎo)體產(chǎn)生渦流線圈框架框架襯套螺母電纜二、高頻反射式電渦流傳感器渦流磁場方向相反金屬物體接收線圈發(fā)射線圈渦流及磁場發(fā)射磁場接收側(cè)磁場三、低頻透射式電渦流傳感器振蕩產(chǎn)生低頻電壓加到發(fā)射線圈兩端引起線圈阻抗變化磁力線透射過材料接收線圈感應(yīng)電壓四、測量電路AB為傳感器線圈電橋初始平衡狀態(tài)輸出信號放大檢波測量時阻抗變化電橋失去平衡輸出

電橋電路兩個差動渦流線圈并聯(lián)諧振頻率最大等效阻抗諧振法調(diào)幅式測量電路調(diào)頻式測量電路（一）測量位移被測零件渦流傳感器被測零件渦流傳感器渦流傳感器機(jī)械軸振動的測量機(jī)械軸（二）測量振動五、電渦流傳感器的應(yīng)用（三）測量轉(zhuǎn)速被測零件渦流傳感器被測零件渦流傳感器脈沖頻率為f（Hz）被測零件齒數(shù)為N轉(zhuǎn)速計算公式為（轉(zhuǎn)/分）（四）測量厚度渦流傳感器1板材厚度渦流傳感器2預(yù)置距離測出距離（五）測