第三章 電感傳感器

1、Copyright 2004 WUT. All Rights Reserved.傳感器與檢測(cè)技術(shù)第三章第三章 電感傳感器電感傳感器第一節(jié) 自感式傳感器第二節(jié) 互感式傳感器第三節(jié) 電渦流式傳感器傳感器與檢測(cè)技術(shù)電感傳感器電感傳感器電感式傳感器電感式傳感器 電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測(cè)量電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類分類:電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流式渦流式互感型互感型傳感器與檢測(cè)技術(shù)電感式傳感器電感式傳感器1 . 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式2002ANL a)可變導(dǎo)磁面積型b）

2、差動(dòng)型c）單螺管線圈型d）雙螺管線圈差動(dòng)原理原理:電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)傳感器與檢測(cè)技術(shù)電感式傳感器電感式傳感器2 互感型互感型-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器工作原理工作原理:互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象.WW1W2Esx-xEwEout傳感器與檢測(cè)技術(shù)電感式傳感器電感式傳感器3 渦流式渦流式原理原理:渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z變化：變化：),(ZZ 傳感器與檢測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：傳感器與檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 自感式傳感器自感式傳感器dtddtdNeNeLLiNiL dtdiLeL傳感器與檢測(cè)技術(shù) 代入式（3-2）得： nimiRNI1niiiinimiSlR11niiiinimiSlN

3、RNL1212傳感器與檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 自感式傳感器自感式傳感器自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式2002ANL a)可變導(dǎo)磁面積型b）差動(dòng)型c）單螺管線圈型d）雙螺管線圈差動(dòng)原理原理:電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)傳感器與檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 自感式傳感器自感式傳感器SSlNLniiii0122傳感器與檢測(cè)技術(shù)220202SNSNL圖32 自感傳感器特性曲線)(fL )(SfL 傳感器與檢測(cè)技術(shù)00202SNL 00000020020020) 1(22)(2LSNSNSNLLL傳感器與檢測(cè)技術(shù)000011LL30200001）（）（LL 1000LL 0001/LLK%1000020 K0傳感器與檢測(cè)

4、技術(shù)2.2.差動(dòng)自感傳感器差動(dòng)自感傳感器 傳感器與檢測(cè)技術(shù)差動(dòng)自感傳感器原理圖 傳感器與檢測(cè)技術(shù)0, 0,0212121UIIILL)(1111IIIL)(2222IIILIIIIIIII21212傳感器與檢測(cè)技術(shù))(2222IIIL)(1111IIILIIIIIIII21212傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)論結(jié)論I2上移上移下移下移銜鐵位移量銜鐵位移量變化量大小變化量大小變化極性（方向）變化極性（方向）（銜鐵位移方向）（銜鐵位移方向）傳感器與檢測(cè)技術(shù)2000000000200200221)(112)(2)(2)(2LSNSNSNLLL2000)(112LL傳感器與檢測(cè)技術(shù)80402000)(12）（）（

5、LL002LL002/LLK%10020030傳感器與檢測(cè)技術(shù)23002020003htthRNLLLsm00030200000333ttLLttttttLLLLss 差動(dòng)螺管式電感傳感器的電感相對(duì)變化量為 000300000626ttLLttttLLLLssZ006tLtLKsZ傳感器與檢測(cè)技術(shù)3.1 電感式傳感器電感式傳感器雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器及測(cè)量電路雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器及測(cè)量電路交流電橋交流電橋傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)211ZZZUUAUZZZUUUBAO)21(211傳感器與檢測(cè)技術(shù)雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器及測(cè)量電路雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器及測(cè)量電路交流電橋交流電橋傳感器與檢

6、測(cè)技術(shù) UZZUZZZZZZUo221UZZUZZZZZZU221o傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)LCf21LLfLCLCf243傳感器與檢測(cè)技術(shù)RLarctan2LLRLRL212傳感器與檢測(cè)技術(shù) 0000012/2/LLLLKt傳感器與檢測(cè)技術(shù) 2221112/)(11(1112/QELLRRLLQjLLRRQQELLUKssssOc傳感器與檢測(cè)技術(shù)EQQEKKKtc20021111121112傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù) 減小零點(diǎn)殘余電壓的措施是減少電減小零點(diǎn)殘余電壓的措施是減少電源中的諧波成分，減小電感傳感器的激

7、磁源中的諧波成分，減小電感傳感器的激磁電流，使之工作在磁化曲線的線性段。電流，使之工作在磁化曲線的線性段。 為了消除電橋的零點(diǎn)殘余電壓，在為了消除電橋的零點(diǎn)殘余電壓，在差動(dòng)電感電橋的電路中通常再接入兩只可差動(dòng)電感電橋的電路中通常再接入兩只可調(diào)電位器，當(dāng)電壓有零點(diǎn)殘余電壓時(shí)，可調(diào)電位器，當(dāng)電壓有零點(diǎn)殘余電壓時(shí)，可以反復(fù)調(diào)節(jié)兩只電位器，使電橋?qū)崿F(xiàn)平衡。以反復(fù)調(diào)節(jié)兩只電位器，使電橋?qū)崿F(xiàn)平衡。傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù) Copyright 2003 WUT. All Rights Reserved.傳感器與檢測(cè)技術(shù) 互感型互感型-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器工作原理工作原理:互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象.WW1W

8、2Esx-xEwEout傳感器與檢測(cè)技術(shù)dtIdME1 tjMeII 11傳感器與檢測(cè)技術(shù)111IMjeMIjdtIdMEtjM 111LjRUI 111LjRUMjIMjEUO 212210LRUMU傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)111LjRUI12221121IMjEIMjE傳感器與檢測(cè)技術(shù)11122221)(LjRUMMjEEUOULRMMUO212112)()()()(22212221LLjRRZ傳感器與檢測(cè)技術(shù)ULRMUO2121)(2傳感器與檢測(cè)技術(shù)ULRMUO2121)(2MMeMMLRMUUsO021212)(2傳感器與檢測(cè)技術(shù)（1） 輸出電壓特性輸出電壓特性 傳感器與檢測(cè)技

9、術(shù)（2 2）靈敏度）靈敏度 11212UMMRU傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)uLRMUO2121)(2傳感器與檢測(cè)技術(shù) 2)(22221222babbaOeeeRRReeU傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)。傳感器與檢測(cè)技術(shù)4.相敏檢波電路相敏檢波電路 移相器eR1D2D3D4Dre1C2C1R2R1i2i3i4ix21e22eCD傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 移相器xLZX10u1u2usu+E-ECR傳感器與檢測(cè)技術(shù) ： 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)加速度計(jì)用傳感器加速度計(jì)用傳感器傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳

10、感器應(yīng)用應(yīng)用: 厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度; 壓力,流量,液位;張力,重力,負(fù)荷量;扭矩, 應(yīng)力,動(dòng)力;氣壓,溫度;振動(dòng),速度,加速度;等.案例：案例：板的厚度測(cè)量板的厚度測(cè)量 案例：案例：張力測(cè)量張力測(cè)量傳感器與檢測(cè)技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器測(cè)量電路測(cè)量電路傳感器與檢測(cè)技術(shù)力平衡式差壓計(jì)力平衡式差壓計(jì) 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器與檢測(cè)技術(shù)思考題：思考題： 傳感器與檢測(cè)技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 電渦流式傳感器電渦流式傳感器原理原理: 原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z變化：變化：),(ZZ 傳感器與檢測(cè)技術(shù)渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中渦流式傳感器的變換原理是

11、利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。的渦電流效應(yīng)。如圖所示，金屬板置于一只線如圖所示，金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間圈的附近，它們之間相互的間距為距為 ，當(dāng)線圈輸入一交變電流，當(dāng)線圈輸入一交變電流i i時(shí)，便產(chǎn)生交變磁通量時(shí)，便產(chǎn)生交變磁通量，金屬，金屬板在此交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)板在此交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流電流i i1 1，這種電流在金屬體內(nèi)是，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為閉合的，所以稱之為“渦電流渦電流”或或“渦流渦流”。渦流的大小與金。渦流的大小與金屬板的電阻率屬板的電阻率 、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率 、厚、厚度度h h、金屬板與線圈的距離、金屬板與線圈的距離 、激勵(lì)電流角頻率激勵(lì)電流角頻率 等參數(shù)有關(guān)。等參數(shù)有關(guān)。若改變其中的某兩項(xiàng)參數(shù)，而若改變其中的某兩項(xiàng)參數(shù)，而固定其它參數(shù)不變，就可根據(jù)固定其它參數(shù)不變，就可根據(jù)渦流的變化測(cè)量該參數(shù)。渦流的變化測(cè)量該參數(shù)。傳感器與檢測(cè)技術(shù)電渦流式傳感器應(yīng)用電渦流式傳感器應(yīng)用案例：案例： 測(cè)厚測(cè)厚案例：案例： 零件計(jì)數(shù)零件計(jì)數(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不受油污、介質(zhì)影響。：接構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不受油污、介質(zhì)影響。應(yīng)用應(yīng)用