自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換

自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換2023/7/271第1頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)自感傳感器

電感傳感器種類很多，可分為自感式和互感量式兩大類。人們習(xí)慣上講電感傳感器通常是指自感傳感器。第2頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了觀察鐵心氣隙與電感的關(guān)系，我們先來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖3-1所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，將會(huì)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(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。小實(shí)驗(yàn)2023/7/273第3頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感傳感器的基本工作原理演示F220V準(zhǔn)備工作第4頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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第5頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由電工知識(shí)可知，當(dāng)鐵心的氣隙較大時(shí)，磁路的磁阻Rm較大，線圈的電感量L和感抗XL就較小，所以電流I較大。當(dāng)鐵心閉合時(shí)，磁阻變小、電感變大，電流減小。我們可以利用上述實(shí)驗(yàn)中自感量隨氣隙而改變的原理來(lái)制作測(cè)量位移的自感傳感器?；仡櫯c總結(jié)2023/7/276第6頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式

變隙式變截面式螺線管式

1－線圈2－鐵心3－銜鐵4－測(cè)桿5－導(dǎo)軌6－工件7－轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸第7頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感傳感器的銜鐵較重，響應(yīng)較慢，不宜用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。小貼士單線圈螺線管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3-2c所示。主要元件是一只螺線管和一根柱形銜鐵。傳感器工作時(shí)，銜鐵在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化將引起螺線管電感量的變化。電感量L在幾毫米的范圍內(nèi)與銜鐵插入深度l1大致成正比。測(cè)量范圍越大，分辨力越低。最常用的電感傳感器

——螺線管式電感傳感器第8頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在模擬電子學(xué)中，采用兩個(gè)參數(shù)完全相同的三極管組成差動(dòng)放大電路，可以克服溫漂以及電源不穩(wěn)定等外界因數(shù)引起的輸出電壓漂移?；仡櫼幌律鲜?種電感傳感器使用時(shí)，由于線圈中通有交流勵(lì)磁電流，因而銜鐵始終承受電磁吸力，會(huì)引起振動(dòng)。溫度升高時(shí)，線圈的尺寸增大，電感量隨之增大，將引起測(cè)量誤差。在實(shí)際使用中常采用差動(dòng)形式，兩個(gè)完全相同的線圈共用一根活動(dòng)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器，既可以提高傳感器的靈敏度，又可以減小測(cè)量誤差。差動(dòng)式電感傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。2023/7/279第9頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)線圈的電感量一個(gè)增加，一個(gè)減小，形成差動(dòng)形式。差動(dòng)電感傳感器的特點(diǎn)

1-差動(dòng)線圈2-鐵心3-銜鐵4-測(cè)桿5-工件

差動(dòng)式電感傳感器對(duì)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(cè)量誤差。第10頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月差動(dòng)電感傳感器的特性

曲線1、2為L(zhǎng)1、L2的特性，3為差動(dòng)特性請(qǐng)分析：從曲線圖可以看出，與非差動(dòng)電感傳感器相比較，差動(dòng)式電感傳感器的靈敏度、線性度有何變化？第11頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量轉(zhuǎn)換電路測(cè)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(lái)。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(wú)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(guò)一個(gè)能判別相位的檢波電路，則不但可以反映幅值（位移的大?。?，還可以反映輸出電壓的相位（位移的方向）。這種檢波電路稱為相敏檢波電路。2023/7/2712第12頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通的全波整流電路及波形電路只能得到單一方向的直流電，不能反映輸入信號(hào)的相位。第13頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)際特性曲線

第14頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)測(cè)得到的相敏檢波電路的特性曲線

通過(guò)調(diào)零電路，可使輸出曲線平移到原點(diǎn)。標(biāo)定位移時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線第15頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)差動(dòng)變壓器傳感器

＋復(fù)習(xí)電工知識(shí)：全波整流電路中用到的“單相變壓器”有一個(gè)一次線圈，有兩個(gè)二次線圈。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(gè)二次線圈串聯(lián)，總電壓等于兩個(gè)二次線圈的電壓之和。第16頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通的全波整流電路及波形電路只能得到單一方向的直流電，不能反映輸入信號(hào)的相位。第17頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月請(qǐng)將單相變壓器的二次線圈N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)按全波整流電路的要求正確地連接起來(lái)。第18頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月請(qǐng)將單相變壓器的二次線圈N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)按全波整流電路的要求正確地連接起來(lái)。Uo10V10V=20V第19頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月差動(dòng)變壓器的工作原理

差動(dòng)變壓器是把被測(cè)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。由于兩個(gè)二次線圈采用差動(dòng)接法，故稱為差動(dòng)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(dòng)變壓器。

在差動(dòng)變壓器的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(duì)稱的線圈（稱二次線圈），它們反向串聯(lián)，組成差動(dòng)輸出形式。圖中標(biāo)有黑點(diǎn)的一端稱為同名端，通俗的說(shuō)法是指線圈的“頭”。

第20頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路及接線

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

請(qǐng)將二次線圈N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)正確地連接起來(lái)，并指出哪兩個(gè)為輸出端點(diǎn)。uo=u21-u22第21頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靈敏度與線性度差動(dòng)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(lì)磁電壓在10V左右為宜。電源頻率以1~10kHz為好。差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10左右。例：欲測(cè)量Φ120mm2mm軸的直徑誤差，應(yīng)選擇線圈骨架長(zhǎng)度為多少的差動(dòng)變壓器（或電感傳感器）為宜？答：線圈骨架長(zhǎng)度約為被測(cè)變化量的10倍左右，選2mm×20=40mm。第22頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量電路

（以差動(dòng)整流為例）Ｃ1、Ｃ2虛焊，Uao、Ubo將變成什么波形？圖中的RP起什么作用？第23頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量電路

（以差動(dòng)整流為例）Ｃ1、Ｃ2虛焊，Uao、Ubo將變成什么波形？圖中的RP起什么作用？第24頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)電感式傳感器的應(yīng)用

一、位移測(cè)量

軸向式電感測(cè)微器的外形

航空插頭紅寶石測(cè)頭第25頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他電感測(cè)微頭第26頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模擬式及數(shù)字式電感測(cè)微儀第27頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月軸向式電感測(cè)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(cè)力彈簧6—防轉(zhuǎn)銷7—鋼球?qū)к墸ㄖ本€軸承）8—測(cè)桿9—密封套10—測(cè)端11—被測(cè)工件12—基準(zhǔn)面第28頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選裝置滾柱直徑分選裝置圖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）

第29頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選裝置測(cè)微儀圓柱滾子第30頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選裝置（外形）

滑道分選倉(cāng)位軸承滾子外形（參考中原量?jī)x股份有限公司資料）第31頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選裝置外形落料振動(dòng)臺(tái)滑道11個(gè)分選倉(cāng)位（參考無(wú)錫市通達(dá)滾子有限公司資料）廢料倉(cāng)第32頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選裝置（機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）汽缸控制鍵盤直徑測(cè)微裝置長(zhǎng)度測(cè)微裝置滑道第33頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械及氣動(dòng)元件電感測(cè)微器汽缸

氣水分離器（供氣三聯(lián)件）儲(chǔ)氣罐導(dǎo)氣管

氣壓表（0.4MPa左右）第34頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式滾柱直徑分選界面分選結(jié)果基本符合正態(tài)分布第35頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月差動(dòng)變壓器式厚度測(cè)量原理第36頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式不圓度計(jì)原理該圓度計(jì)采用旁向式電感測(cè)微頭第37頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式不圓度測(cè)試系統(tǒng)旁向式電感測(cè)微頭第38頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形

（參考洛陽(yáng)匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）旋轉(zhuǎn)盤測(cè)量頭第39頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不圓度測(cè)量打印第40頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感式輪廓儀旁向式電感測(cè)微頭第41頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力測(cè)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(dòng)線圈6—銜鐵7—電源變壓器8—罩殼9—指示燈10—密封隔板11—安裝底座第42頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力測(cè)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(dòng)線圈6—銜鐵7—電源變壓器8—罩殼9—指示燈10—密封隔板11—安裝底座第43頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一次儀表與

4~20mA二線制輸出方式壓力變送器已經(jīng)將傳感器與信號(hào)處理電路組合在一個(gè)殼體中，這在工業(yè)中被稱為一次儀表。一次儀表的輸出信號(hào)可以是電壓，也可以是電流。由于電流信號(hào)不易受干擾，且便于遠(yuǎn)距離傳輸（可以不考慮線路壓降），所以在一次儀表中多采用電流輸出型。第44頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4~20mA二線制輸出方式

新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電流輸出為4～20mA；電壓輸出為1～5V(舊國(guó)標(biāo)為0～10mA或0`2V)。4mA對(duì)應(yīng)于零輸入，20mA對(duì)應(yīng)于滿度輸入。

不讓信號(hào)占有0～4mA這一范圍的原因，一方面是有利于判斷線路故障（開(kāi)路）或儀表故障；另一方面，這類一次儀表內(nèi)部均采用微電流集成電路，總的耗電還不到4mA，因此還能利用0～4mA這一部分“本底”電流”為一次儀表的內(nèi)部電路提供工作電流，使一次儀表成為兩線制儀表。

第45頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4~20mA二線制輸出方式所謂二線制儀表是指儀表與外界的聯(lián)系只需兩根導(dǎo)線。多數(shù)情況下，其中一根（紅色）為+24V電源線，另一根（黑色）既作為電源負(fù)極引線，又作為信號(hào)傳輸線。在信號(hào)傳輸線的末端通過(guò)一只標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電阻（也稱取樣電阻）接地（也就是電源負(fù)極），將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。

第46頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4~20mA二線制儀表接線方法（4~20mA）第47頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4~20mA二線制數(shù)顯表外形及計(jì)算

在上一張圖中，若取樣電阻RL=500.0，則對(duì)應(yīng)于4~20mA的輸出電流，輸出電壓Uo為多少？第48頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是“一次儀表”將傳感器與信號(hào)處理電路組合在一個(gè)殼體中，并安裝在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，在工業(yè)中經(jīng)常被稱為一次儀表。一次儀表的輸出：輸出信號(hào)可以是電壓，也可以是電流。由于電流信號(hào)不