傳感器技術(shù)及應(yīng)用第四章電感式傳感器課件

第4章電感式傳感器

4.1自感式電感傳感器4.2互感式電感傳感器4.3電渦流式傳感器

4.1自感式電感傳感器

4.1.1變隙式傳感器1.工作原理變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖4-1(a)所示，它主要由線圈、鐵心及銜鐵等組成。在鐵心和銜鐵之間有空氣隙，線圈匝數(shù)N，每匝線圈產(chǎn)生的磁通為φ。傳感器工作時，銜鐵與被測物體連接，當(dāng)被測物移動時，氣隙厚度發(fā)生變化，氣隙的磁阻發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致電感的變化，就可以確定被測量的位移大小。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈中通以電流i時，產(chǎn)生磁通，其大小與電流成正比，即對于變隙式電感傳感器，如果空氣隙較小，若忽略磁路鐵損，根據(jù)磁路的歐姆定律則磁路總磁阻Rm為下一頁返回4.1自感式電感傳感器式中λ——導(dǎo)磁體(鐵心)的長度(m)；——鐵心導(dǎo)磁率(H/m)；

s——鐵心導(dǎo)磁橫截面積(m2)，

——空氣隙長度(m)；

——空氣導(dǎo)磁率，(H/m)；

——空氣隙橫截面積(m2)；因為一般導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙的磁阻相比是很小的，計算時可以忽略不計，則上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器電感量的相對變化為當(dāng)時，可將上式展開成泰勒級數(shù)形式(4-3)同理，當(dāng)銜鐵上移時，電感量變化為ΔL2電感量的相對變化為同樣展開成泰勒級數(shù)形式上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器(4-4)忽略式(4-3)或式(4-4)中二次項以上的高次項，可得傳感器的靈敏度為由上式可見，變隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。線圈電感與氣隙長度的關(guān)系為非線性關(guān)系，非線性度隨氣隙變化量的增大而增大，只有當(dāng)Δd占很小時，忽略高次項的存在，可得近似的線性關(guān)系〔這里未考慮漏磁的影響)。所以，單邊變間隙式電感傳感器存在線性度要求與測量范圍要求的矛盾。上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器電感L與氣隙長度的關(guān)系如圖4-1(b)所示。它是一條雙曲線，所以非線性是較嚴(yán)重的。為了得到一定的線性度，一般取

。為解決這一矛盾，通常采用差動變隙式電感傳感器，差動式變間隙電感傳感器，要求上、下兩鐵心和線圈的幾何尺寸與電氣參數(shù)完全對稱，銜鐵通過導(dǎo)桿與被測物相連，當(dāng)被測物上下移動時，銜鐵也偏離對稱位置上下移動，使一邊間隙增大，而另一邊減小，兩個回路的磁阻發(fā)生大小相等、方向相反的變化，一個線圈的電感增加，一個則減少，形成差動形式。兩個線圈電感的總變化量為上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器通過分析可知，線圈電感量L與氣隙厚度是非線性的，但與磁通截面積s卻是成正比，是一種線性關(guān)系。特性曲線如圖4-3所示。4.1.3螺管式電感傳感器圖4-4所示為螺管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)活動銜鐵隨被測物移動時，線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈電感量也因此而變化。線圈電感量的大小與銜鐵插入線圈的深度有關(guān)。設(shè)線圈長度為l、線圈的平均半徑為r、線圈的匝數(shù)為N、銜鐵進入線圈的長度la、銜鐵的半徑為ra、鐵心的有效磁導(dǎo)率為μm。試驗與理論證明，若忽略次要因素，且滿足l》r，則線圈的電感量L與銜鐵進入線圈的長度la的關(guān)系可表示為上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器則線圈的電感量L與銜鐵進入線圈的長度la的關(guān)系可表示為(4-6)通過以上三種形式的電感傳感器的分析，可以得出以下幾點結(jié)論。變間隙式靈敏度較高，但非線性誤差較大，自由行程較小，且制作裝配比較困難。變面積式靈敏度較前者小，但線度較好，量程較大，使用比較廣泛。螺管式靈敏度較低，測量誤差小，但量程大且結(jié)構(gòu)簡單易于制作和批量生產(chǎn)，是使用越來越廣的一種電感式傳感器。4.1.4差動式電感傳感器

上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器在實際使用中，常采用兩個相同的傳感線圈共用一個銜鐵，構(gòu)成差動式電感傳感器，這樣可以提高傳感器的靈敏度，減小測量誤差。圖4-5所示是變間隙式、變面積式及螺管式3種類型的差動式電感傳感器。差動式電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩個導(dǎo)磁體的幾何尺寸及材料完全相同，兩個線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。差動式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性度、提高靈敏度外，對溫度變化、電源頻率變化等影響也可以進行補償，從而減少了外界影響造成的誤差。4.1.5電感式傳感器的測量電路

上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器當(dāng)ω<<LR’時，上式可近似為：

由上式可以看出：交流電橋的輸出電壓與傳感器電感的相對變化量是成正比的。2.變壓器式電橋變壓器式電橋如圖4-6(b)所示，Z1、Z2為傳感器阻抗，它的平衡臂為變壓器的兩個二次側(cè)繞組，輸出電壓為，當(dāng)負(fù)載阻抗無窮大時輸出電壓為由于是雙臂工作形式，當(dāng)銜鐵下移時，Z1=Z-ΔZ，Z2=Z+ΔZ，則有上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器同理，當(dāng)銜鐵上移時，則有（4-8）由上式可見，輸出電壓反映了傳感器線圈阻抗的變化，由于是交流信號，還要經(jīng)過適當(dāng)電路處理才能判別銜鐵位移的大小及方向。圖4-7所示是一個采用了帶相敏整流的交流電橋。差動電感式傳感器的兩個線圈作為交流電橋相鄰的兩個工作臂，指示儀表是中心為零刻度的直流電壓表或數(shù)字電壓表。設(shè)差動電感傳感器的線圈阻抗分別為Z1和Z2。當(dāng)銜鐵處于中間位置時，Z1=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)，C點電位等于D點地位，電表指示為零。上一頁下一頁返回4.1自感式電感傳感器當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大，Z1=Z+ΔZ，則下部線圈阻抗減小，Z2=Z-ΔZ。如果輸入交流電壓為正半周，則A點電位為正，B點電位為負(fù)，二極管VD1、VD4導(dǎo)通，VD2、VD3截止。在A-E-C-B支路中，C點電位由于Z1增大而比平衡時的C點電位降低；而在A-F-D-B支路中，D點電位由于Z2的降低而比平衡時D點的電位增高，所以D點電位高于C點電位，直流電壓表正向偏轉(zhuǎn)。如果輸入交流電壓為負(fù)半周，A點電位為負(fù)，B點電位為正，二極管VD2、VD3導(dǎo)通，VD1、VD4截止，則在A-F-C-B支路中，C點電位由于Z2減小而比平衡時降低(平衡時，輸入電壓若為負(fù)半周，即B點電位為正，A點電位為負(fù)，C點相對于B點為負(fù)電位，Z2減小時，C點電位更低)；而在A-E-D-B支路中，D點電位由于Z1的增加而比平衡時的電位增高，所以仍然是D點電位高于C點電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器

互感式電感傳感器是利用線圈的互感作用被測非電量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。互感電感傳感器是根據(jù)變壓器的原理制成的，有初級繞組和次級繞組，初級繞組、次級繞組的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移的改變而變化。由于在使用時兩個結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)完全相同的次級繞組采用反向串接，以差動方式輸出，所以又把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器，通常簡稱為差動變壓器。4.2.1變隙式差動變壓器

1.工作原理變隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。

上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器初級繞組作為差動變壓器激勵用，相當(dāng)于變壓器的原邊，而次級繞組相當(dāng)于變壓器的副邊。當(dāng)初級線圈加以適當(dāng)頻率的電壓激勵時，在兩個次級線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E21和E22。初始狀態(tài)時，銜鐵處于中間位置，即兩邊氣隙相同，兩次級線圈的互感相等，即M1=M2，由于兩個次級線圈做得一樣，磁路對稱，所以兩個次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同，即有E21=E22，當(dāng)次級線圈接成反向串聯(lián)，則傳感器的輸出為。當(dāng)銜鐵偏離中間位置時，兩邊的氣隙不相等，這樣兩次級線圈的互感M1和M2發(fā)生變化，即M1≠M2，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不再相同，即，。即差動變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性反映被測物位移的大小與方向。2.輸出特性上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器設(shè)初級、次級線圈的匝數(shù)分別為W1、W2，初級線圈電阻為R，當(dāng)有氣隙時，傳感器的磁回路中的總磁阻近似值為Ra，為初級線圈激勵電壓，在初始狀態(tài)時，初級線圈電感為初始時，初級線圈的阻抗分別為此時初級線圈的電流為當(dāng)氣隙變化時，兩個初級線圈的電感值分別為上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器式中，、分別為上下兩個磁系統(tǒng)中的磁通，代入上式得

忽略Δ2整理上式可得將代入整理得上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器當(dāng)W》R時，上式表明輸出電壓與銜鐵位移量成正比。負(fù)號表示的是，當(dāng)銜鐵向上移動，為正，輸出電壓與輸入電壓反相(相位差180°)；當(dāng)銜鐵向下移動時，為負(fù)，輸出與輸入同相。傳感器的靈敏度為(4-9)4.2.2螺管式差動變壓器1.工作原理螺管型差動變壓器根據(jù)初、次級排列不同有二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式和五節(jié)式等形式。三節(jié)式的零點電位較小，二節(jié)式比三節(jié)式靈敏度高、線性范圍大，四節(jié)式和五節(jié)式都是為改善傳感器線性度采用的方法。圖4-9畫出了上述差動變壓器線圈各種排列形式。上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器差動變壓器工作在理想情況下(忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響)，它的等效電路如圖4-10所示。圖中為一次繞組激勵電壓；M1、M2分別為一次繞組與兩個二次繞組間的互感，L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22分別為兩個二次繞組的電感；R21、R22分別為兩個二次繞組的有效電阻。對于差動變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同。由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21一邊，這時互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵移動越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器差動變壓器的輸出特性曲線如圖4-11所示。圖中E21、E22分別為兩個二次繞組的輸出感應(yīng)電動勢，E2為差動輸出電動勢，x表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。E0為零點殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。3.零點殘余電壓(1)零點殘余電壓當(dāng)差動變壓器的銜鐵處于中間位置時，理想條件下其輸出電壓為零。但實際上，當(dāng)使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值存在，稱為零點殘余電壓。(2)零點殘余電壓產(chǎn)生的原因產(chǎn)生零點殘余電壓的原因主要有以下幾種：差動的兩個線圈的電氣參數(shù)及導(dǎo)磁體的幾何尺寸不可能完全對稱；上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器線圈的分布電容不對稱；電源電壓中含有高次諧波；傳感器工作在磁化曲線的非線性段。(3)減小零點殘余電壓的方法零點殘余電壓的存在，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。為了減小零點殘余電壓可采取以下方法：盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)在磁路Φ的對稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。選用合適的測量電路。例如采用相敏整流電路，既可判別銜鐵移動方向又可改善輸出特性，減小零點殘余電壓。上一頁下一頁返回4.2互感式電感傳感器圖4-15所示是差動變壓器式加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理和測量線路方塊圖。用于測定振動物體的頻率和振幅時其激磁頻率必須是振動頻率的10倍以上，這樣可以得到精確的測量結(jié)果?？蓽y量的振幅范圍為0.1～5mm，振動頻率一般為0～150Hz。將差動變壓器和彈性敏感元件(膜片、膜盒和彈簧管等)相結(jié)合，可以組成各種形式的壓力傳感器。圖4-16所示是微壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖，在被測壓力為零時，膜盒在初始位置狀態(tài)，此時固接在膜盒中心的銜鐵位于差動變壓器線圈的中間位置，因而輸出電壓為零。當(dāng)被測壓力由接頭1傳入膜盒2時，其自由端產(chǎn)生一正比于被測壓力的位移，并且?guī)鱼曡F6在差動變壓器線圈5中移動，從而使差動變壓器輸出電壓。經(jīng)相敏檢波、濾波后，其輸出電壓可反映被測壓力的數(shù)值。微壓力變送器測量線路包括直流穩(wěn)壓電源、振蕩器、相敏檢波和指示等部分，由于差動變壓器輸出電壓比較大，所以線路中不需用放大器。

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電渦流式傳感器是利用電渦流效應(yīng)進行工作的。其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，并能進行非接觸測量，適用范圍廣。目前，這種傳感器已廣泛用來測量位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。4.3.1工作原理如圖4-17所示，有一通以交變電流的傳感器線圈。由于電流的存在，線圈周圍就產(chǎn)生一個交變磁場H1。若被測導(dǎo)體置于該磁場范圍內(nèi)，導(dǎo)體內(nèi)便產(chǎn)生電渦流，也將產(chǎn)生一個新磁場H2，H2與H1方向相反，力圖削弱原磁場H1，從而導(dǎo)致線圈的電感、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化。這些參數(shù)變化與導(dǎo)體的幾何形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、線圈的幾何參數(shù)、電流的頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離x有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中一個參數(shù)改變，其余皆不變，就能構(gòu)成測量該參數(shù)的傳感器。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器為分析方便，將被測導(dǎo)體上形成的電渦流等效為一個短路環(huán)中的電流。這樣，線圈與被測導(dǎo)體便等效為相互耦合的兩個線圈，如圖4-18所示。設(shè)線圈的電阻為R1，電感為L1，阻抗為Z1=R1+jωL1；短路環(huán)的電阻為R2，電感為L2；線圈與短路環(huán)之間的互感系數(shù)為M。M隨它們之間的距離x減小而增大。加在線圈兩端的激勵電壓為。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出電壓平衡方程組：解之得上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器由此可求得線圈受金屬導(dǎo)體渦流影響后的等效阻抗為(4-10)線圈的等效電感為(4-11)由式(4-10)可見，由于渦流的影響，線圈阻抗的實數(shù)部分增大，虛數(shù)部分減小，因此線圈的品質(zhì)因數(shù)Q下降。阻抗由Z1變?yōu)閆，常稱其變化部分為“反射阻抗”。由式(4-10)可得：上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器式中——無渦流影響時線圈的Q值；——短路環(huán)的阻抗。Q值的下降是由渦流損耗所引起的，并與金屬材料的導(dǎo)電性和距離x直接有關(guān)。當(dāng)金屬導(dǎo)體是磁性材料時，影響Q值的還有磁滯損耗與磁性材料對等效電感的作用。在這種情況下，線圈與磁性材料所構(gòu)成磁路的等效磁導(dǎo)率μe的變化將影響L。當(dāng)距離x減小時，由于μe增大而使式(4-11)中的L1變大。由式(4-10)～式(4-12)可知，線圈-金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感和品質(zhì)因數(shù)都是該系統(tǒng)互感系數(shù)平方的函數(shù)。而互感系數(shù)又是距離x的非線性函數(shù)，因此當(dāng)構(gòu)成電渦流式位移傳感器時，上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器Z=f1(x)、L=f2(x)、Q=f3(x)都是非線性函數(shù)。但在一定范圍內(nèi)，可以將這些函數(shù)近似地用一線性函數(shù)來表示，于是在該范圍內(nèi)通過測量Z、L或Q的變化就可以線性地獲得位移的變化。4.3.2測量電路根據(jù)電渦流式傳感器的工作原理，其測量電路有三種：諧振電路、電橋電路與Q值測量電路，這里主要介紹諧振電路。目前所用的諧振電路有三種類型：定頻調(diào)幅式、變頻調(diào)幅式與調(diào)頻式。1.定頻調(diào)幅電路圖4-19為電路原理框圖。圖中L為傳感器線圈電感，與電容C組成并聯(lián)諧振回路，晶體振蕩器提供高頻激勵信號。在無被測導(dǎo)體時，LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在與晶體振蕩器頻率一致的諧振狀態(tài)，這時回路阻抗最大，回路壓降最大(圖4-20中的U0)。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器當(dāng)傳感器接近被測導(dǎo)體時，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。這樣，在一定范圍內(nèi)，輸出電壓幅值與間隙(位移)成近似線性關(guān)系。由于輸出電壓的頻率f0始終恒定，因此稱定頻調(diào)幅式。LC回路諧振頻率的偏移如圖4-20所示。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時，由于L增大而使諧振頻率下降(向左偏移)。當(dāng)被測導(dǎo)體為非軟磁材料時則反之(向右偏移)。這種電路采用石英晶體振蕩器，旨在獲得高穩(wěn)定度頻率的高頻激勵信號，以保證穩(wěn)定的輸出。因為振蕩頻率若變化1%，一般將引起輸出電壓10%的漂移。圖4-19中R為耦合電阻，用來減小傳感器對振蕩器的影響，并作為恒流源的內(nèi)阻。R的大小直接影響靈敏度：R大則靈敏度低，R小則靈敏度高，但R過小時，由于對振蕩器起旁路作用，也會使靈敏度降低。諧振回路的輸出電壓為高頻載波信號，信號較小，因此設(shè)有高頻放大、檢波和濾波等環(huán)節(jié)，使輸出信號便于傳輸與測量。圖中源極輸出器是為減小振蕩器的負(fù)載而加。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器2.變頻調(diào)幅電路定頻調(diào)幅電路雖然有很多優(yōu)點，并獲得廣泛應(yīng)用，但線路較復(fù)雜，裝調(diào)較困難，線性范圍也不夠?qū)?。因此，人們又研究了一種變頻調(diào)幅電路，這種電路的基本原理是將傳感器線圈直接接入電容三點式振蕩回路。當(dāng)導(dǎo)體接近傳感器線圈時，由于渦流效應(yīng)的作用，振蕩器輸出電壓的幅度和頻率都發(fā)生變化，利用振蕩幅度的變化來檢測線圈與導(dǎo)體間的位移變化，而對頻率變化不予理會。變頻調(diào)幅電路的諧振曲線如圖4-21所示。無被測導(dǎo)體時，振蕩回路的Q值最高，振蕩電壓幅值最大，振蕩頻率為f0。當(dāng)有金屬導(dǎo)體接近線圈時，渦流效應(yīng)使回路Q值降低，諧振曲線變鈍，振蕩幅度降低，振蕩頻率也發(fā)生變化。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時，由于磁效應(yīng)的作用，諧振頻率降低，曲線左移；被測導(dǎo)體為非軟磁材料時，諧振頻率升高，曲線右移。所不同的是，振蕩器輸出電壓不是各諧振曲線與f0的交點，而是各諧振曲線峰點的連線。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器這種電路除結(jié)構(gòu)簡單、成本較低外，還具有靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點，因此監(jiān)控等場合常采用它。必須指出，該電路用于被測導(dǎo)體為軟磁材料時，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)對渦流效應(yīng)的作用相當(dāng)于在振蕩器中加入負(fù)反饋，因而能獲得很寬的線性范圍。所以如果配用渦流板進行測量，應(yīng)選用軟磁材料。3.調(diào)頻電路調(diào)頻電路與變頻調(diào)幅電路一樣，將傳感器線圈接入電容三點式振蕩回路，所不同的是，它以振蕩頻率的變化作為輸出信號。如欲以電壓作為輸出信號，則應(yīng)后接鑒頻器。這種電路的關(guān)鍵是提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。通常可以從環(huán)境溫度變化、電纜電容變化及負(fù)載影響三方面考慮。提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個措施。為此，傳感器線圈L可采用熱繞工藝?yán)@制在低膨脹系數(shù)材料的骨架上，并配以高穩(wěn)定的云母電容或具有適當(dāng)負(fù)溫度系數(shù)的電容(進行溫度補償)作為諧振電容C。此外，提高傳感器探頭的靈敏度也能提高儀器的相對穩(wěn)定性。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器4.3.3電渦流式傳感器的應(yīng)用1.測位移電渦流式傳感器的主要用途之一是測量金屬件的靜態(tài)或動態(tài)位移，最大量程達數(shù)百毫米，分辨率為0.1%。目前電渦流位移傳感器的分辨力最高已做到0.05μm(量程0～15μm)。凡是可轉(zhuǎn)換為位移量的參數(shù)，都可用電渦流式傳感器測量，如機器轉(zhuǎn)軸的軸向竄動、金屬材料的熱膨脹系數(shù)、鋼水液位、紗線張力、流體壓力等。圖4-22所示為用電渦流式傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。通過浮子與杠桿帶動渦流板上下位移，由電渦流式傳感器發(fā)出信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器2.測厚度電渦流式傳感器也可用于厚度測量。測板厚時，金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離的變化，即板厚的變化。如圖4-23所示。為克服金屬板移動過程中上下波動及帶材不夠平整的影響，常在板材上下兩側(cè)對稱放置兩個特性相同的傳感器L1與L2距離為D。由圖可知，板厚d=D-(x1+x2)。工作時，兩個傳感器分別測得x1和x2。板厚不變時，(x1+x2)為常值；板厚改變時，代表板厚偏差的(x1+x2)所反映的輸出電壓發(fā)生變化。測量不同厚度的板材時，可通過調(diào)節(jié)距離D來改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。這時，被測板厚即板厚設(shè)定值與偏差指示值的代數(shù)和。上一頁下一頁返回4.3電渦流式傳感器除上述非接觸式測板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測量儀、接觸式金屬或非金屬板厚測量儀。除此以外：利用多個傳感器沿轉(zhuǎn)軸軸向排布，可測得各測點轉(zhuǎn)軸的瞬時振幅值，從而作出轉(zhuǎn)軸振型圖；利用兩個傳感器沿轉(zhuǎn)軸徑向垂直安裝，可測得轉(zhuǎn)軸軸心軌跡；在被測金屬旋轉(zhuǎn)體上開槽或作成齒輪狀，利用電渦流傳感器可測出該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)頻率或轉(zhuǎn)速；電渦流傳感器還可用作接近開關(guān)，金屬零件計數(shù)，尺寸或表面粗糙度檢測，等等。電渦流傳感器測位移，由于測量范圍寬、反應(yīng)速度快，可實現(xiàn)非接觸測量，常用于在線檢測。3.測溫度在較小的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系為上一頁下