光柵,容柵,磁柵及電感傳感器課件

1、傳感器與檢測技術(shù)第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 檢測力及壓力用典型傳感器檢測力及壓力用典型傳感器第三章第三章 檢測位移用典型傳感器檢測位移用典型傳感器第四章第四章 檢測速度用典型傳感器檢測速度用典型傳感器第五章第五章 檢測溫度用典型傳感器檢測溫度用典型傳感器第六章第六章 檢測有害氣體及濕度用典型傳感器檢測有害氣體及濕度用典型傳感器3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器第三章第三章 檢測位移用傳感器檢測位移用傳感器 （1）光柵）光柵：由大量的等寬、等間距的平：由大量的等寬、等間距的平 行狹縫

2、組成的光學(xué)器件稱為行狹縫組成的光學(xué)器件稱為 光柵。結(jié)構(gòu)圖如光柵。結(jié)構(gòu)圖如3.1.1所示：所示： 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 3.1 光光 3.1.1光柵結(jié)構(gòu)放大圖光柵結(jié)構(gòu)放大圖感器感器（2）莫爾條紋）莫爾條紋 如果把兩塊如果把兩塊柵距柵距w相等相等的光柵面的光柵面平行平行安裝，安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的且讓它們的刻痕之間有較小的夾角夾角時(shí)，這時(shí)時(shí)，這時(shí)光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱為莫爾條紋。如圖紋稱為莫爾條紋。如圖3.1.2所示：所示： 莫爾條紋是光柵非重合部分光線透過而形莫爾條紋是光

3、柵非重合部分光線透過而形成的亮帶，它由一系列四棱形圖案組成，如圖成的亮帶，它由一系列四棱形圖案組成，如圖3.1.2中中d-d線區(qū)所示；線區(qū)所示；f-f線區(qū)則是由于光柵的線區(qū)則是由于光柵的遮光效應(yīng)形成的。遮光效應(yīng)形成的。 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 3.1 光柵位移光柵位移3.1.2 莫爾條紋莫爾條紋 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 （3）位移的放大作用）位移的放大作用 當(dāng)光柵每移動(dòng)一個(gè)光柵柵距當(dāng)光柵每移動(dòng)一個(gè)光柵柵距W時(shí)，莫爾條紋也跟時(shí)，莫爾條紋也跟著移動(dòng)一個(gè)條紋寬度著移動(dòng)一個(gè)條紋寬度B。莫爾條紋的寬度與兩光柵夾。莫爾條紋的寬度與兩光柵夾角

4、角之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： 當(dāng)莫爾條紋相對移動(dòng)的個(gè)數(shù)為當(dāng)莫爾條紋相對移動(dòng)的個(gè)數(shù)為N時(shí)，就可得到光時(shí)，就可得到光柵相對移動(dòng)的位移為：柵相對移動(dòng)的位移為：X=NW。 越小，越小，B越大，這相當(dāng)于把柵距越大，這相當(dāng)于把柵距W放大了放大了1/倍。倍。例如：例如：=0.1度，則度，則1/=573，即，即B是是W的的573倍，相當(dāng)倍，相當(dāng)于把柵距放大了于把柵距放大了573倍，說明光柵有位移放大作用，倍，說明光柵有位移放大作用，從而提高了測量的靈敏度。從而提高了測量的靈敏度。（4）光柵式位移傳感器）光柵式位移傳感器 分類：分類： 1. 測量線位移的長光柵測量線位移的長光柵 3.1 光柵位移傳感器光柵位移

5、傳感器 2. 測量角位移的圓光柵測量角位移的圓光柵 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器的結(jié)構(gòu) 光柵傳感器由光源、透鏡、光柵副（主光柵光柵傳感器由光源、透鏡、光柵副（主光柵和指示光柵）、光電接收元件組成。和指示光柵）、光電接收元件組成。 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器 光源光源：鎢絲燈泡、半：鎢絲燈泡、半導(dǎo)體發(fā)光器件；導(dǎo)體發(fā)光器件；光電元件光電元件：光電池、：光電池、光敏二極管光敏二極管光柵測量位移原理光柵測量位移原理 光源和透鏡組成光路系統(tǒng)；主光柵和指示光源和透鏡組成光路系統(tǒng)；主光柵和指示光柵構(gòu)成光柵副，一般指示光柵沿主光柵移動(dòng)光柵構(gòu)成光柵副，一般指示光柵沿主

6、光柵移動(dòng)產(chǎn)生位移；光電接收元件將光柵副產(chǎn)生的莫爾產(chǎn)生位移；光電接收元件將光柵副產(chǎn)生的莫爾條紋轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。條紋轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器第三章第三章 檢測位移用傳感器檢測位移用傳感器 磁柵價(jià)格低于光柵，且錄磁方便、易于安裝磁柵價(jià)格低于光柵，且錄磁方便、易于安裝和調(diào)整，測量范圍寬（從幾十毫米到數(shù)十米），和調(diào)整，測量范圍寬（從幾十毫米到數(shù)十米），抗干擾能力強(qiáng)。一般應(yīng)用在大型機(jī)床的數(shù)字檢測，抗干擾能力強(qiáng)。一般應(yīng)用在大型機(jī)床的數(shù)字檢測，自

7、動(dòng)化機(jī)床的自動(dòng)控制及定位控制等。自動(dòng)化機(jī)床的自動(dòng)控制及定位控制等。 磁柵可分為磁柵可分為長磁柵長磁柵和和圓磁柵圓磁柵： 長磁柵主要用于直線位移測量；長磁柵主要用于直線位移測量； 圓磁柵主要用于角位移測量。圓磁柵主要用于角位移測量。 3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器（1）磁柵的外形與結(jié)構(gòu)磁柵的外形與結(jié)構(gòu) 3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器結(jié)構(gòu)：磁柵（磁尺）、磁頭和信號處理電路。結(jié)構(gòu)：磁柵（磁尺）、磁頭和信號處理電路。 磁柵磁柵也是一種電磁監(jiān)測裝置，尺基用滿足也是一種電磁監(jiān)測裝置，尺基用滿足一定要求的硬磁合金制成，或者用熱脹系數(shù)小一定要求的硬磁合金制成，或者用熱脹系數(shù)小的非導(dǎo)磁材料。的非導(dǎo)磁

8、材料。 利用磁帶錄音原理，將一定波長（利用磁帶錄音原理，將一定波長（w）的）的矩形波或正弦波信號用磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的矩形波或正弦波信號用磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測量基準(zhǔn)。磁膜上，作為測量基準(zhǔn)。 3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器磁性測量系統(tǒng)磁性測量系統(tǒng) 3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器 3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器磁柵在磨床測長系統(tǒng)中的應(yīng)用磁柵在磨床測長系統(tǒng)中的應(yīng)用 3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器第三章第三章 檢測位移用傳感器檢測位移用傳感器容柵傳感器容柵傳感器

9、: 是一種新型位移數(shù)字式傳感器，它是是一種新型位移數(shù)字式傳感器，它是一種基于變面積工作原理的電容傳感器。因?yàn)樗囊环N基于變面積工作原理的電容傳感器。因?yàn)樗碾姌O排列如同柵狀，故稱此類傳感器為容柵傳感器。電極排列如同柵狀，故稱此類傳感器為容柵傳感器。3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 體積小、造價(jià)低、耗電省和環(huán)境使用性強(qiáng)；體積小、造價(jià)低、耗電省和環(huán)境使用性強(qiáng)；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：與光柵、磁柵相比，準(zhǔn)確度稍差。與光柵、磁柵相比，準(zhǔn)確度稍差。容柵傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，可分為三類：容柵傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，可分為三類：直線容柵、圓容柵、圓筒容柵。直線容柵、圓容柵、圓筒容柵。3.3 容柵位移傳感器容柵位

10、移傳感器 3.3.1 直線型容柵傳感器結(jié)構(gòu)簡圖直線型容柵傳感器結(jié)構(gòu)簡圖3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器 容柵傳感器由容柵傳感器由動(dòng)尺動(dòng)尺和和定尺定尺組成，兩者保持組成，兩者保持很小的間隙，如很小的間隙，如3.3.1圖圖(b)所示。所示。 動(dòng)尺上有多個(gè)動(dòng)尺上有多個(gè)發(fā)射電極發(fā)射電極(4)和一個(gè)長方形和一個(gè)長方形接接收電極收電極(3)，定尺上有多個(gè)相互絕緣的，定尺上有多個(gè)相互絕緣的反射電極反射電極(1)和一個(gè)和一個(gè)屏蔽電極屏蔽電極(2)（接地）。（接地）。 發(fā)射電極與反射電極、反射電極與接收電發(fā)射電極與反射電極、反射電極與接收電極之間存在著電場。由于反射電極的電容耦合極之間存在著電場。由于反射電

11、極的電容耦合和電荷傳遞作用，使得接收電極上的輸出信號和電荷傳遞作用，使得接收電極上的輸出信號隨發(fā)射電極與反射電極的位置變化而變化。隨發(fā)射電極與反射電極的位置變化而變化。3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器 當(dāng)動(dòng)尺向右移動(dòng)當(dāng)動(dòng)尺向右移動(dòng)x距離時(shí)，發(fā)射電極與反射電極間距離時(shí)，發(fā)射電極與反射電極間的相對面積發(fā)生變化，并將電荷感應(yīng)到接收電極上，在的相對面積發(fā)生變化，并將電荷感應(yīng)到接收電極上，在接收電極上累積的電荷接收電極上累積的電荷Q與位移量與位移量x成正比。經(jīng)運(yùn)算處成正比。經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行數(shù)字信號處理。理后進(jìn)行數(shù)字信號處理。3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器容柵傳感器在數(shù)顯尺中的應(yīng)用容柵傳感器在數(shù)

12、顯尺中的應(yīng)用3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器3.1 光柵位移傳感器光柵位移傳感器3.2 磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器3.3 容柵位移傳感器容柵位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器第三章第三章 檢測位移用傳感器檢測位移用傳感器 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是利用被測量的變化引起線圈自感自感L的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測量的?，F(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測量的。 電感式傳感器種類較多，常見的有：自感式電電感式傳感器種類較多，常見的有：自感式電感傳感器、互感式電感傳感器兩大類。感傳感器、互感式電感傳感器兩大類。3.4 電感

13、式傳感器電感式傳感器（1）自感式電感傳感器）自感式電感傳感器 自感式電感傳感器可分為：變間隙型、變面積自感式電感傳感器可分為：變間隙型、變面積型和螺管型三種。型和螺管型三種。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 變間隙型電感式傳感器變間隙型電感式傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器 傳感器由線圈、鐵心和銜鐵傳感器由線圈、鐵心和銜鐵組成。鐵芯銜鐵用電導(dǎo)磁率的金組成。鐵芯銜鐵用電導(dǎo)磁率的金屬制成，二者之間由空隙隔開。屬制成，二者之間由空隙隔開。工作時(shí)銜鐵與被測物體連接，被工作時(shí)銜鐵與被測物體連接，被測物體的位移將引起空氣隙的長測物體的位移將引起空氣隙的長度發(fā)生變化。由于氣隙磁阻的變度發(fā)生變化。由于氣

14、隙磁阻的變化，導(dǎo)致了線圈電感量的變化?；?，導(dǎo)致了線圈電感量的變化。線圈的電感可用下式表示：線圈的電感可用下式表示：式中：式中：N為線圈的匝數(shù)；為線圈的匝數(shù)；Rm為磁為磁路總磁阻。路總磁阻。 對于變間隙型，如果忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為：對于變間隙型，如果忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為： 上式中，上式中，l1為鐵心磁路長；為鐵心磁路長；l2為銜鐵磁路長；為銜鐵磁路長；A為截面積；為截面積；u1為為鐵心磁導(dǎo)率；鐵心磁導(dǎo)率；u0為空氣磁導(dǎo)率；為空氣磁導(dǎo)率； 為空氣隙厚度。為空氣隙厚度。 則有：則有： 一般情況下，導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙磁阻相比是很小的，因此一般情況下，導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙磁阻相比是很小

15、的，因此線圈的電感值可近似地表示為：線圈的電感值可近似地表示為： 可見，改變可見，改變 及及A均可使均可使L發(fā)生變化，即對應(yīng)為變氣隙型和變面發(fā)生變化，即對應(yīng)為變氣隙型和變面積型。積型。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 （2）互感式電感傳感器）互感式電感傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器 1）差動(dòng)式電感傳感器）差動(dòng)式電感傳感器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：共用一個(gè)銜鐵的兩個(gè)相同自感式傳感器線共用一個(gè)銜鐵的兩個(gè)相同自感式傳感器線圈以差動(dòng)形式構(gòu)成的一種電感傳感器。當(dāng)鐵芯移圈以差動(dòng)形式構(gòu)成的一種電感傳感器。當(dāng)鐵芯移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)線圈電感產(chǎn)生相反方向的增減，結(jié)構(gòu)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)線圈電感產(chǎn)生相反方向的增減，結(jié)構(gòu)上要求兩個(gè)線圈的電

16、氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。上要求兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。3.4 電感式傳感器電感式傳感器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：兩個(gè)線圈的幾何尺寸完全相同、鐵芯安裝兩個(gè)線圈的幾何尺寸完全相同、鐵芯安裝 完全對稱；完全對稱；特點(diǎn)：特點(diǎn)：提高靈敏度、改善線性度、對溫度變化、提高靈敏度、改善線性度、對溫度變化、 易于補(bǔ)償電源頻率變化影響。易于補(bǔ)償電源頻率變化影響。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度，改善線性，所以差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度，改善線性，所以交流電橋大多采用雙臂工作形式。下圖是交流電交流電橋大多采用雙臂工作形式。下圖是交流電橋的幾種常用形式：橋的幾種常用形式： 變壓器式電橋變壓器

17、式電橋 緊耦合電感臂電橋緊耦合電感臂電橋 交流器式電橋交流器式電橋3.4 電感式傳感器電感式傳感器 當(dāng)負(fù)載阻抗當(dāng)負(fù)載阻抗Z2無窮大時(shí)，輸無窮大時(shí)，輸出電壓為：出電壓為： 由于是雙臂工作形式，當(dāng)銜由于是雙臂工作形式，當(dāng)銜鐵下移時(shí)，鐵下移時(shí)，Z1=Z-Z，Z2=Z+Z，則有：則有： 同理，當(dāng)銜鐵下移時(shí)，有：同理，當(dāng)銜鐵下移時(shí)，有：緊耦合電感臂電橋緊耦合電感臂電橋3.4 電感式傳感器電感式傳感器 這種電橋以差動(dòng)電感傳感器的這種電橋以差動(dòng)電感傳感器的兩個(gè)線圈作電橋工作臂，而緊耦兩個(gè)線圈作電橋工作臂，而緊耦合的兩個(gè)電感作為固定臂組成電合的兩個(gè)電感作為固定臂組成電橋電路。橋電路。 2）差動(dòng)變壓器式位移傳感

18、器）差動(dòng)變壓器式位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器 差動(dòng)變壓器式位移傳感器，差動(dòng)變壓器式位移傳感器，有一次繞組和二次繞組，只是有一次繞組和二次繞組，只是銜鐵是可移動(dòng)的，銜鐵的移動(dòng)銜鐵是可移動(dòng)的，銜鐵的移動(dòng)與被測位移一致，一、二次繞與被測位移一致，一、二次繞組間的耦合隨銜鐵的移動(dòng)而變組間的耦合隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間的互感隨被測位化，即繞組間的互感隨被測位移的改變而變化。由于在使用移的改變而變化。由于在使用時(shí)采用兩個(gè)二次繞組反向串接，時(shí)采用兩個(gè)二次繞組反向串接，以差動(dòng)方式輸出，所以把這種以差動(dòng)方式輸出，所以把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器式位移傳感器稱為差動(dòng)變壓器式位移傳感器，通常簡稱差動(dòng)

19、變壓器。傳感器，通常簡稱差動(dòng)變壓器。 差動(dòng)變壓器工作在理想情況差動(dòng)變壓器工作在理想情況下的等效電路如右圖所示：下的等效電路如右圖所示： 圖中圖中U1為一次繞組激勵(lì)電為一次繞組激勵(lì)電壓；壓；M1,M2分別為一次繞組與二分別為一次繞組與二次繞組間的互感；次繞組間的互感；L1,R1分別為分別為一次繞組的電感和有效電阻，一次繞組的電感和有效電阻，L21,L22分別為兩個(gè)二次繞組的分別為兩個(gè)二次繞組的電感；電感；R21,R22分別為兩個(gè)二次分別為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。繞組的有效電阻。3.4 電感式傳感器電感式傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器 對于差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二對于差動(dòng)變

20、壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢相同。由于兩個(gè)二次繞組反向串接，所以差動(dòng)輸出電動(dòng)相同。由于兩個(gè)二次繞組反向串接，所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢為零。勢為零。 當(dāng)銜鐵移向二次繞組當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21一邊時(shí)，互感一邊時(shí)，互感M1增大，增大，M2減小，因而二次繞組減小，因而二次繞組L21的感應(yīng)電動(dòng)勢大于的感應(yīng)電動(dòng)勢大于二次繞組二次繞組L22的感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢不為零。在傳感器的感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢不為零。在傳感器的有效量程內(nèi)，銜鐵移動(dòng)量越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢就越的有效量程內(nèi)，銜鐵移動(dòng)量越大，

21、差動(dòng)輸出電動(dòng)勢就越大。大。 同理，當(dāng)銜鐵向二次繞組同理，當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)輸一邊移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)出電動(dòng)勢不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢反相。勢反相。 因此，通過差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢的大小和相位可因此，通過差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。以知道銜鐵位移量的大小和方向。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 由差動(dòng)變壓器的等效電路可得一次繞組的電流為：由差動(dòng)變壓器的等效電路可得一次繞組的電流為： 二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢為：二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢為： 由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動(dòng)勢為：由于二次

22、繞組反向串接，所以輸出總電動(dòng)勢為：3.4 電感式傳感器電感式傳感器 差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如右差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如右圖所示。圖中圖所示。圖中E21、E22分別為兩個(gè)分別為兩個(gè)二次繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，二次繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，E2為差為差動(dòng)輸出電動(dòng)勢，動(dòng)輸出電動(dòng)勢，x表示銜鐵偏離中心表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中位置的距離。其中E2的實(shí)線表示理想的實(shí)線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的輸出特性。輸出特性。E0為零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢，這為零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢，這是由于差動(dòng)變壓器制作上的不對稱以是由于差動(dòng)變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。及鐵心位置

23、等因素所造成的。 零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢的存在，使得傳零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 零點(diǎn)殘余補(bǔ)償電路零點(diǎn)殘余補(bǔ)償電路 為了減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢可采取以下方法：為了減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢可采取以下方法：（1）結(jié)構(gòu)上進(jìn)行處理：）結(jié)構(gòu)上進(jìn)行處理：盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)參數(shù)及磁路的對稱。磁性材料要經(jīng)過

24、處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。力，使其性能均勻穩(wěn)定。（2）選用合適的測量電路）選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動(dòng)方向，又可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢。鐵移動(dòng)方向，又可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢。（3）從外界進(jìn)行處理：）從外界進(jìn)行處理：采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢。采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢。 零點(diǎn)殘余補(bǔ)償電路零點(diǎn)殘余補(bǔ)償電路3.4 電感式傳感器電感式傳感器 電渦流式位移傳感器電渦流式位移傳感器（1）電渦流效應(yīng)）電渦流效應(yīng) 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的

25、磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。3.4 電感式傳感器電感式傳感器（2）電渦流的應(yīng)用）電渦流的應(yīng)用3.4 電感式傳感器電感式傳感器 （3）電渦流效應(yīng)測量原理）電渦流效應(yīng)測量原理 若一金屬板置于一只線圈的附近，它們之間會有若一金屬板置于一只線圈的附近，它們之間會有一個(gè)間距，當(dāng)線圈輸入一交變電流時(shí)，便產(chǎn)生交變磁一個(gè)間距，當(dāng)線圈輸入一交變電流時(shí)，便產(chǎn)生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種通量，金屬板在

26、此交變磁場中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，即電渦流。電流在金屬體內(nèi)是閉合的，即電渦流。3.4 電感式傳感器電感式傳感器 （4）電渦流傳感器的分類）電渦流傳感器的分類 渦流傳感器在金屬體上產(chǎn)生的電渦流，其滲透深渦流傳感器在金屬體上產(chǎn)生的電渦流，其滲透深度從傳感器線圈自身原因來講主要與勵(lì)磁電流的頻率度從傳感器線圈自身原因來講主要與勵(lì)磁電流的頻率有關(guān)，所以渦流傳感器主要可分為：高頻反射式、低有關(guān)，所以渦流傳感器主要可分為：高頻反射式、低頻透射式。頻透射式。 傳感器包括發(fā)射線圈和接收線傳感器包括發(fā)射線圈和接收線圈，分別位于被測材料的上、下方。圈，分別位于被測材料的上、下方。由振蕩器產(chǎn)生的

27、低頻電壓由振蕩器產(chǎn)生的低頻電壓e1加到發(fā)加到發(fā)射線圈射線圈w1的兩端，則在接收線圈的兩端，則在接收線圈w2的兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電壓的兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電壓e2，此大小，此大小與與e1的頻率、幅值及兩個(gè)線圈的匝的頻率、幅值及兩個(gè)線圈的匝數(shù)、結(jié)構(gòu)和兩者間的相對位置有關(guān)。數(shù)、結(jié)構(gòu)和兩者間的相對位置有關(guān)。若兩線圈間無金屬導(dǎo)體，則若兩線圈間無金屬導(dǎo)體，則w1的磁的磁力線能較多地穿過力線能較多地穿過w2，因此在，因此在w2上上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓產(chǎn)生的感應(yīng)電壓e2最大。最大。 若兩線圈間有一金屬板，因在板內(nèi)產(chǎn)生電渦流，該電渦流消若兩線圈間有一金屬板，因在板內(nèi)產(chǎn)生電渦流，該電渦流消耗了部分能量，使到達(dá)線圈耗了部分能量，使到達(dá)線圈w2的磁力線減小，從而引起的磁力線減小，從而引起e2的下降。的下降。 金屬板厚度越