第四講電感式傳感器

傳感器與檢測(cè)技術(shù)第四講本講內(nèi)容自感式傳感器互感式傳感器第三講和第四講要求例題3變磁阻式傳感器分為電感式和磁電式：電感式是將被測(cè)量（如位移、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成線圈參數(shù)（自感系數(shù)、互感系數(shù)、等效阻抗等）的變化；將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化；第5章

變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器電感式自感式互感式渦流式磁(生)電式動(dòng)圈式動(dòng)鐵式磁阻式4電感式傳感器與其他傳感器相比，具有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量力小。②分辨力高。能測(cè)量0.1μm，甚至更小的機(jī)械位移，能感受0.1角秒的微小角位移。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)。③重復(fù)性好，線性度優(yōu)良。在一定位移范圍(最小幾十微米，最大達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百毫米)內(nèi)，輸出特性的線性度較好，且比較穩(wěn)定。④存在著交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量等。

彈簧-阻尼-質(zhì)量子系統(tǒng)＋磁電感應(yīng)子系統(tǒng)第5章

變磁阻式傳感器5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器由自感定義，即線圈通過電流產(chǎn)生磁通能力的大小：磁路歐姆定律：磁動(dòng)勢(shì)磁阻磁通線圈電感只與線圈所在磁路結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)；與電路無關(guān)。65.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器磁阻構(gòu)成（不考慮鐵損）：

鐵芯磁阻

Rm鐵；

氣隙磁阻Rm氣；總磁阻：Rm=Rm鐵+Rm氣由于鐵芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)高于空氣磁導(dǎo)率μ0Rm≈Rm氣=75.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器變間隙型輸入?yún)?shù)？輸出參數(shù)？只有當(dāng)△δ<<δ0時(shí)，輸入輸出關(guān)系才可近似地視為線性關(guān)系。通常取△δ/δ0≤0.1，用于較小位移的測(cè)量，一般為0.001~1mm。思考:(1)△δ/δ0=0.1時(shí)，誤差為多少？(2)在△δ/δ0≤0.1，測(cè)量位移為0.001~1mm時(shí)，δ0不能超過多少？5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器變間隙型5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器變面積型思考:(1)變面積型靈敏度系數(shù)為多少？(2)試證明變面積型的靈敏度比變氣隙型的要低很多？單螺線管型

差動(dòng)螺線管型5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器其它類型的自感式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易；靈敏度低，適用于較大位移（數(shù)毫米以上）靈敏度高、線性度好；測(cè)量范圍0~300μm，最小分辨率為0.5μm5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器直線位移傳感器5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器氣隙型差動(dòng)式思考:試比較非差動(dòng)式與差動(dòng)式的非線性誤差分別為多少？13５.1.2

測(cè)量電路

1）交流電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器平衡條件：在ZL∞時(shí)，不平衡輸出：o輸入?yún)?shù)？輸出參數(shù)？５.1.2

測(cè)量電路

1）交流電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器同相分量正交分量當(dāng)Q很高時(shí)：當(dāng)Q很低時(shí)：15５.1.2

測(cè)量電路

1）交流電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器輸出阻抗：16５.1.2

測(cè)量電路2）變壓器電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器副邊電流：輸出電壓：在Q很高時(shí)，輸出電壓幅值：17５.1.2

測(cè)量電路2）變壓器電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器輸出電壓幅值：輸出阻抗：５.1.2

測(cè)量電路2）變壓器電橋電路5.1自感式傳感器第5章變磁阻式傳感器傳感器與測(cè)量電路構(gòu)成的測(cè)量裝置靈敏度：自感式傳感器測(cè)液位225.２.1

工作原理互感現(xiàn)象：當(dāng)線圈N1中通交變電流i1時(shí)，在其周圍將產(chǎn)生交變的磁通，在其鄰近線圈N2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e12，其大小為：5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器5.２.1

工作原理5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器互感取決于：

兩線圈匝數(shù)；

氣隙長(zhǎng)度；

介質(zhì)導(dǎo)電能力；24通常的形式采用差動(dòng)變壓器式位移傳感器：反串連接5.２.1

工作原理5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器255.２.1

工作原理5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器非線性影響因素：由于邊緣效應(yīng)；線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)不一致；鐵芯特性不均勻等。線性？5.２.1

工作原理5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器不完美的地方：

非線性；

不能反映位移的方向（為什么？）；

存在零點(diǎn)殘余電壓。相敏檢波電路271）差動(dòng)整流電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器無論兩次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，流經(jīng)兩個(gè)電阻R的電流總是a到b，d到c。eabedc1）差動(dòng)整流電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器平衡位置時(shí)：若存在零點(diǎn)殘余電壓，即：e21≠e22Uo≠0需要調(diào)零！1）差動(dòng)整流電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器1）差動(dòng)整流電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器edcedcedc312）二極管差動(dòng)相敏檢波電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器u0為參考信號(hào)，與u2同幅同頻同相（或反相）差動(dòng)變壓器322）二極管差動(dòng)相敏檢波電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器332）二極管差動(dòng)相敏檢波電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器343)集成化的相敏檢波電路5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器35輸出電壓與位移量的關(guān)系5.２.2

測(cè)量電路5.2互感式傳感器第5章變磁阻式傳感器第三講和第四講要求第三講掌握交流電橋與直流電橋的區(qū)別；掌握交流電橋單臂、半差動(dòng)和全差動(dòng)的輸入/輸出關(guān)系；掌握軸受拉壓下力與電阻相對(duì)變化的關(guān)系；理解傳感器的工程應(yīng)用領(lǐng)域；了解