第二章(機械工程測試技術(shù))

傳感器技術(shù)

CH21第四節(jié)電感式傳感器

1變換原理

基于電磁感應(yīng)原理，是把被測量（如位移、壓力等）的變化轉(zhuǎn)化為傳感器電感量的變化。

2類型：

自感型（可變磁阻式與渦流式）互感型（差動變壓器式）2

3自感型（可變磁阻式）1-線圈2-鐵芯3-銜鐵工作原理：3

（1）定量分析則：L＝f(A,δ)

4L＝f(A,δ)

變氣隙式、變截面式自感傳感器特性曲線

L=f（A）L=f（δ）δ，AL5

靈敏度:

非線性:輸出：（2）非差動變氣隙式6（3）差動變氣隙式結(jié)構(gòu)完全對稱。當(dāng)銜鐵3移動時，一線圈自感增加，另一線圈自感減少，形成差動。Ⅰδ1線圈3銜鐵4導(dǎo)桿2線圈架ⅡL0L07

差動型電感傳感器輸出：

銜鐵上移:

輸出:差動變氣隙式8靈敏度：非線性：差動式與非差動式特性比較：

差動式的非線性得到很大改善，靈敏度比非差動式提高1倍。9

（4）差動與非差動變面積式電感式傳感器10

差動與非差動變面積式11

主測位移（線、角）、振動、壓力等。（5）用途：12

（6）

特點

結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測量力小;

分辨力高;

機械位移：0.1μm，甚至更??；角位移：0.1角秒。輸出信號強，電壓靈敏度可達數(shù)百mV/mm。

重復(fù)性好，線性度優(yōu)良;

幾十μm到數(shù)百mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度較好，較穩(wěn)定。

存在交流零位信號；不宜于高頻動態(tài)測量。

13

4自感式傳感器之渦流傳感器（1）變換原理:渦流效應(yīng)Z-原線圈的等效阻抗i通入線圈，其周圍產(chǎn)生交變磁場，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電渦流。i

~i

δ14渦流穿透深度：（2）類型高頻反射式低頻透射式

ρ—導(dǎo)體電阻率(Ω·cm)μr—導(dǎo)體相對磁導(dǎo)率

f—交變磁場頻率(Hz)頻率越高,集膚效應(yīng)越大

集膚效應(yīng)15

高頻反射式（廣用）渦流傳感器圖3-15a16

低頻透射式渦流傳感器17（3）結(jié)構(gòu)：

由一安置在框架上的扁平圓線圈和電纜等組成。

1234561線圈2框架3襯套4支架5電纜6插頭18（4）應(yīng)用

導(dǎo)磁產(chǎn)品計數(shù)位移測量振幅測量材質(zhì)、轉(zhuǎn)速應(yīng)力、硬度金屬材料無損探傷（裂紋、缺陷、殘余應(yīng)力）

19

eg:

渦流傳感器

20

位移測量eg:1——被測板2——渦流傳感器(a)汽輪機主軸的軸向位移測量(b)磨床換向閥、先導(dǎo)閥的位移測量(c)金屬試件的熱膨脹系數(shù)測量

渦流傳感器

21

eg:振幅測量

1——被測體2——傳感器(a)汽輪機、空氣壓縮機主軸徑向振動監(jiān)控

動不平衡量及位置測量(b)發(fā)動機渦輪葉片振幅的測量(c)數(shù)個傳感器探頭并排安置在軸附近（振型測量）

22

eg:厚度測量

23

f——頻率值(Hz)；

N——旋轉(zhuǎn)體的槽(齒)數(shù)；

n——被測軸的轉(zhuǎn)速(r／min)。

eg:轉(zhuǎn)速測量

24eg:渦流無損探傷

25eg:渦流無損探傷a)較淺的裂縫信號b)經(jīng)幅值甄別后的信號

26（1）變換原理:互感效應(yīng).5互感型電感傳感器--差動變壓器傳感器差動變壓器傳感器的結(jié)構(gòu)與輸出27差動變壓器位移傳感器

28（3）差動變壓器傳感器作小位移測量的

差動相敏檢波電路