檢測(cè)技術(shù)下篇章下

檢測(cè)技術(shù)下篇章下第1頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一電感式傳感器6.3自感式傳感器6.4差動(dòng)變壓器式傳感器6.5渦流傳感器第2頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一電感式傳感器的工作基礎(chǔ)：電磁感應(yīng)即利用線圈自感或互感的改變來實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量分為自感式、變壓器式、渦流式等特點(diǎn)：工作可靠、壽命長(zhǎng)靈敏度高，分辨力高精度高、線性好性能穩(wěn)定、重復(fù)性好第3頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1、自感式傳感器1.1工作原理自感式傳感器又稱為變磁阻式傳感器，主要由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。

在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，厚度為δ傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。線圈中自感量可由下式確定：根據(jù)磁路歐姆定律：式中,Rm為磁路總磁阻。第4頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一由于氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。若忽略磁路磁損，則磁路的總磁阻為:一般來說氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻，即

因而上式可寫為:

綜上分析可得,線圈的電感值可按右式計(jì)算:

上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù)，改變?chǔ)幕騍0均可導(dǎo)致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式自感傳感器。第5頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1.2自感傳感器的輸出特性曲線L與δ之間的非線性特性曲線如下圖所示。變隙式電壓傳感器的L-δ特性分析：當(dāng)銜鐵處于初始位置時(shí)，初始電感量為:當(dāng)銜鐵上移Δδ時(shí)，傳感器氣隙減小,即δ=δ0－Δδ，則此時(shí)輸出的電感為:當(dāng)Δδ/δ0<<1時(shí)（將上式按臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開）：第6頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一于是可求得電感增量ΔL和相對(duì)增量ΔL/L0的表達(dá)式:同理，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)體的向下移動(dòng)Δδ時(shí)，有對(duì)上面各式作線性處理，即忽略高次項(xiàng)后，可得:于是可得變間隙式電感傳感器靈敏度為:可見：變間隙式自感傳感器的測(cè)量范圍與其靈敏度和線性度相矛盾，因此變隙式電感式傳感器適用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合。第7頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一差動(dòng)變隙式電感傳感器為了減小非線性誤差，實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。第8頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1.3測(cè)量電路

自感傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、變壓器電橋式以及諧振式等。

1.傳感器的等效電路自感式傳感器的線圈并非是純電感的，有功分量包括：線圈繞線電阻、渦流損耗電阻及磁滯損耗電阻，其總電阻用R來表示；無功分量包含：線圈的自感L,繞線間分布電容C。自感式傳感器的等效電路線圈的等效阻抗為：

將上式有理化并應(yīng)用品質(zhì)因數(shù)Q=ωL/R，可得當(dāng)Q>>ω2LC且ω2LC<<1時(shí)，上式可近似為：

第9頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

2.交流電橋式測(cè)量電路把差動(dòng)式自感傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋的兩個(gè)橋臂Z1和Z2，另外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻R代替。設(shè)Z1=Z+ΔZ1,Z2=Z－ΔZ2，Z是銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線圈的復(fù)阻抗，ΔZ1,ΔZ2分別是銜鐵偏離中心位置時(shí)兩線圈阻抗的變化量。如果Q值很高，則有ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)，則電橋輸出電壓為交流電橋測(cè)量電路銜鐵上移Δδ：兩個(gè)線圈的電感變化量ΔL1、ΔL2由前面的推導(dǎo)可得到，差動(dòng)傳感器電感的總變化量ΔL=ΔL1+ΔL2,具體表達(dá)式如下：

第10頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一則傳感器的靈敏度K0為：

比較單線圈式和差動(dòng)式：①差動(dòng)式變間隙電感傳感器的靈敏度是單線圈式的兩倍。②差動(dòng)式的非線性項(xiàng)(忽略高次項(xiàng))：?jiǎn)尉€圈的非線性項(xiàng)（忽略高次項(xiàng))：由于Δδ/δ0<<1，因此，差動(dòng)式的線性度得到明顯改善。對(duì)上式進(jìn)行線性處理,即忽略高次項(xiàng)可得：

將代入式得：即：電橋輸出電壓與Δδ成正比關(guān)系。

第11頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

3.變壓器式交流電橋

變壓器式交流電橋測(cè)量電路如右圖。電橋兩臂Z1、Z2為傳感器線圈阻抗，另外兩橋臂為交流變壓器次級(jí)線圈的1/2線圈。當(dāng)負(fù)載阻抗為無窮大時(shí)，橋路輸出電壓：當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置時(shí)，Z1=Z2=Z，此時(shí)有，電橋平衡。當(dāng)傳感器銜鐵上移：則有Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ，此時(shí)當(dāng)傳感器銜鐵下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ，此時(shí)可知：銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí)，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移大小而變化。由于是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來解決。第12頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一相敏檢波電路相敏整流電路差動(dòng)整流電路帶相位的交流輸出電壓檢測(cè)方法第13頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一零點(diǎn)殘余電壓輸出信號(hào)無法調(diào)零（即實(shí)部與虛部無法同時(shí)調(diào)節(jié)至零）產(chǎn)生原因：兩個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱；寄生參數(shù)的影響；高次諧波的影響；等等第14頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一差動(dòng)整流電路第15頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1.4自感式傳感器的應(yīng)用變隙自感式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)壓力進(jìn)入膜盒時(shí)，膜盒的頂端在壓力P的作用下產(chǎn)生與壓力P大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動(dòng)，從而使氣隙發(fā)生變化，流過線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化，電流表A的指示值就反映了被測(cè)壓力的大小。左圖為變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器。它主要由C形彈簧管、銜鐵、鐵芯和線圈等組成。第16頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一變隙式差動(dòng)自感壓力傳感器

當(dāng)被測(cè)壓力進(jìn)入C形彈簧管時(shí)，C形彈簧管產(chǎn)生變形，其自由端發(fā)生位移，帶動(dòng)與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動(dòng)，使線圈1和線圈2中的電感發(fā)生大小相等、符號(hào)相反的變化。即一個(gè)電感量增大，另一個(gè)電感量減小。電感的這種變化通過電橋電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。由于輸出電壓與被測(cè)壓力之間成比例關(guān)系，所以只要用檢測(cè)儀表測(cè)量出輸出電壓，即可得知被測(cè)壓力的大小。第17頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一6.4差動(dòng)變壓器式傳感器把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且其次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式：變隙式、變面積式和螺線管式等。在非電量測(cè)量中，應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器，它可以測(cè)量1～100mm的機(jī)械位移，并具有測(cè)量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。第18頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一4.1變隙式差動(dòng)變壓器

1.工作原理閉磁路變隙式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)如圖.在A、B兩個(gè)鐵芯上繞有W1a=W1b=W1的兩個(gè)初級(jí)繞組和W2a=W2b=W2兩個(gè)次級(jí)繞組。兩初級(jí)繞組的同名端順向串聯(lián)，兩次級(jí)繞組的同名端則反相串聯(lián)。無位移時(shí)，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個(gè)鐵芯的間隙有δa0=δb0=δ0，則繞組W1a和W2a間的互感Ma與繞組W1b和W2b的互感Mb相等，因而兩個(gè)次級(jí)繞組的互感電勢(shì)相等，即e2a=e2b。由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，因此，差動(dòng)變壓器的輸出電壓Uo=e2a-e2b=0。

當(dāng)被測(cè)體有位移時(shí)，與被測(cè)體相連的銜鐵將發(fā)生相應(yīng)的變化，使δa≠δb，互感Ma≠M(fèi)b，兩次級(jí)繞組的互感電勢(shì)e2a≠e2b，輸出電壓Uo=e2a-e2b≠0，即差動(dòng)變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性就反映被測(cè)體位移的大小和方向。

第19頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第20頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

2.輸出特性

在忽略鐵損(渦流與磁滯損耗忽略不計(jì))、漏感以及變壓器次級(jí)開路的條件下，上圖的等效電路可用右圖表示。圖中r1a與L1a,r1b與L1b,r2a與L2a,r2b與L2b，分別為W1a,W1b,W2a,W2b繞阻的直流電阻與電感。變隙式差動(dòng)變壓器等效電路

當(dāng)r1a<<ωL1a，r1b<<ωL1b時(shí)，若不考慮鐵芯與銜鐵中的磁阻影響，對(duì)上圖所示的等效電路進(jìn)行分析，可得變隙式差動(dòng)變壓器輸出電壓Uo的表達(dá)式:.分析：當(dāng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí)，因δa=δb=δ0，則Uo=0。當(dāng)被測(cè)體帶動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)Δδ(設(shè)向上移動(dòng)為正)時(shí)，則有δa=δ0-Δδ，δb=δ0+Δδ，代入上式可得.第21頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

上式表明：變壓器輸出電壓Uo與銜鐵位移量Δδ/δ0成正比。右圖所示為變隙式差動(dòng)變壓器輸出電壓Uo與位移Δδ的關(guān)系曲線。由上式可得該差動(dòng)變壓器靈敏度K為:輸出特性

分析：

①供電電源Ui要穩(wěn)定才能獲取穩(wěn)定的輸出特性）；適當(dāng)提高電源幅值可提高靈敏度K值，但要以變壓器鐵芯不飽和以及允許溫升為條件。②適當(dāng)增大W2/W1的比值和減小δ0都能使靈敏度K值提高。③上述分析結(jié)果是在忽略鐵損和線圈中的分布電容等條件下得到的，如果考慮這些影響，將會(huì)使傳感器靈敏度降低，非線性加大等。第22頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一4.2螺線管式差動(dòng)變壓器

1.工作原理螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)

兩個(gè)次級(jí)線圈反相串聯(lián)，在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下,其等效電路如上圖所示。當(dāng)初級(jí)繞組加以激勵(lì)電壓U時(shí),根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級(jí)繞組W2a和W2b中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E2a和E2b。理論上當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí),必然會(huì)使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級(jí)繞組反相串聯(lián),因而Uo=E2a-E2b=0,即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。等效電路第23頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一差動(dòng)變壓器輸出電壓的特性曲線第24頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí),由于磁阻的影響，W2a中磁通將大于W2b，使M1>M2，因而E2a增加，而E2b減小;反之，E2b增加，E2a減小。因?yàn)閁o=E2a-E2b，所以當(dāng)E2a、E2b

隨著銜鐵位移x變化時(shí)，Uo也必將隨x而變化。實(shí)際上,當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓并不等于零，我們把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓，記作ΔUo，它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過零點(diǎn)，造成實(shí)際特性與理論特性不完全一致。產(chǎn)生原因：主要是由傳感器的二次繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，以及磁性材料的非線性等引起的。零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下。第25頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用

可直接用于位移測(cè)量，也可以測(cè)量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。上圖為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。它由懸臂梁和差動(dòng)變壓器構(gòu)成。測(cè)量時(shí)，將懸臂梁底座及差動(dòng)變壓器的線圈骨架固定，而將銜鐵的A端與被測(cè)振動(dòng)體相連，此時(shí)傳感器作為加速度測(cè)量中的慣性元件，它的位移與被測(cè)加速度成正比，使加速度測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y(cè)量。當(dāng)被測(cè)體帶動(dòng)銜鐵以Δx(t)振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的輸出電壓也按相同規(guī)律變化。第26頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一6.5渦流傳感器原理金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。渦流式傳感器就是在這種渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來的。第27頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一由渦流式傳感器的工作原理可知，被測(cè)量數(shù)變化可以轉(zhuǎn)換成傳感器線圈的品質(zhì)因數(shù)Q、等效阻抗Z和等效電感L的變化。轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是把這些種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出。橋路諧振調(diào)幅諧振調(diào)頻第28頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一特點(diǎn)：非接觸測(cè)量測(cè)量：位移x：位移、厚度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速電阻率ρ：溫度、材料判別等磁導(dǎo)率μ：應(yīng)力、硬度綜合：探傷第29頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一低頻透射渦流測(cè)厚儀原理第30頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容1電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)2電容式傳感器的靈敏度及非線性3電容式傳感器的測(cè)量電路4電容式傳感器的應(yīng)用6.6電容式傳感器第31頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1、電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量可表示為:被測(cè)參數(shù)變化使得S、d或ε發(fā)生變化時(shí)，電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)換為電量的輸出。由此，電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種。第32頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一電容式傳感元件的各種結(jié)構(gòu)形式第33頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一1變極距型電容傳感器當(dāng)傳感器的εr和S為常數(shù)，初始極距為d0時(shí)，其初始電容量C0為：若電容器極板間距離由初始值d0縮小了Δd，電容量增大了ΔC，則有：電容量與極板間距離的關(guān)系上式中，若Δd/d0<<1時(shí)，則可展成級(jí)數(shù)：

此時(shí)C與Δd近似呈線性關(guān)系。變極距型電容傳感器只有當(dāng)Δd/d0很小時(shí)才有近似的線性關(guān)系。第34頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一顯然，d0越小對(duì)于同樣的Δd變化，ΔC越大，因而可提高傳感器靈敏度。但d0過小，容易引起電容器擊穿或短路，為此，極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介質(zhì),如圖所示，此時(shí)電容C變?yōu)椋菏街校害舋為云母的相對(duì)介電常數(shù)，εg=7；ε0為空氣的介電常數(shù)，ε0=1；d0——空氣隙厚度；dg——云母片的厚度。云母片的相對(duì)介電常數(shù)是空氣的7倍，其擊穿電壓不小于1000kV/mm，而空氣僅為3kV/mm。因此加上云母片，極板間起始距離可大大減小。一般變極距式電容傳感器的起始電容在20~100pF之間，極板間距離在25~200μm的范圍內(nèi)。最大位移應(yīng)小于間距的1/10，故在微位移測(cè)量中應(yīng)用最廣。

第35頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一2變面積型電容式傳感器

被測(cè)量通過動(dòng)極板移動(dòng)引起兩極板有效覆蓋面積S改變，從而得到電容量的變化。當(dāng)動(dòng)極板相對(duì)于定極板沿長(zhǎng)度方向平移Δx時(shí)，則電容變化量為式中C0=ε0εrba/d為初始電容。則電容的相對(duì)變化量為：

這種形式的傳感器的電容量C與水平位移Δx呈線性關(guān)系。

第36頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一電容式角位移傳感器原理圖

當(dāng)動(dòng)極板有一個(gè)角位移θ時(shí)，與定極板間的有效覆蓋面積就發(fā)生改變，從而改變了兩極板間的電容量。當(dāng)θ=0時(shí)有：當(dāng)θ≠0時(shí)有：從上式可以看出，傳感器的電容量C與角位移θ呈線性關(guān)系。第37頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一3變介質(zhì)型電容式傳感器此時(shí)傳感器電容值為：

式中：C0為由傳感器的基本尺寸決定的初始電容值,即可見：此傳感器的電容增量正比于被測(cè)液位高度h。電容式液位變換器結(jié)構(gòu)原理圖

第38頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

圖中兩平行電極固定不動(dòng)，極距為d0，相對(duì)介電常數(shù)為εr2的電介質(zhì)以不同深度插入電容器中，從而改變兩種介質(zhì)的極板覆蓋面積。傳感器總電容量C可表示為:另一種形式的變介質(zhì)型電容式傳感器

若電介質(zhì)εr1=1,當(dāng)L=0時(shí)，傳感器初始電容C0=ε0εrL0b0/d0。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)εr2進(jìn)入極板間L深度后，引起電容相對(duì)變化量為

可見，電容量的變化與電介質(zhì)εr2的移動(dòng)量L成線性關(guān)系。第39頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一表5-1電介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)第40頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一2電容式傳感器的靈敏度及非線性由前述可知,電容的相對(duì)變化量為:

當(dāng)|Δd/d0|<<1時(shí)，按級(jí)數(shù)展開，可得可見，輸出電容的相對(duì)變化量ΔC/C0與輸入位移Δd之間成非線性關(guān)系，當(dāng)|Δd/d0|<<1時(shí)可略去高次項(xiàng)，得到近似的線性關(guān)系：

電容傳感器的靈敏度定義為:即：?jiǎn)挝惠斎胛灰扑鸬妮敵鲭娙菹鄬?duì)變化的大?。挫`敏度）與d0呈反比關(guān)系。第41頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一如果考慮級(jí)數(shù)展開式中的線性項(xiàng)與二次項(xiàng)，則有由此可得出傳感器的相對(duì)非線性誤差δ為

由上述分析可知：要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d0，但非線性誤差卻隨著d0的減小而增大。第42頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性誤差，大都采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。在差動(dòng)式平板電容器中，當(dāng)動(dòng)極板位移Δd時(shí)，電容器C1的間隙d1變?yōu)閐0-Δd，電容器C2的間隙d2變?yōu)閐0+Δd,則有:差動(dòng)平板式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖當(dāng)Δd/d0<<1時(shí),按級(jí)數(shù)展開得:

電容值總的變化量為:第43頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一電容值相對(duì)變化量為:

略去高次項(xiàng)，則ΔC/C0與Δd/d0近似成為如下的線性關(guān)系：

如果考慮上式中的線性項(xiàng)和三次項(xiàng),則差動(dòng)式電容傳感器的相對(duì)非線性誤差δ可近似為:

差動(dòng)的好處:靈敏度得到一倍的改善線性度得到改善第44頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一3電容式傳感器的測(cè)量電路調(diào)制型電路調(diào)頻電路調(diào)幅電路：交流激勵(lì)法交流電橋法脈沖型電路

雙T型充放電網(wǎng)絡(luò)脈沖調(diào)寬型第45頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)頻電路

把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分,當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化?？蓪㈩l率作為輸出量用以判斷被測(cè)非電量的大小，但此時(shí)系統(tǒng)是非線性的，不易校正，因此必須加入鑒頻器，將頻率的變化轉(zhuǎn)換為電壓振幅的變化，經(jīng)過放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來。如下圖所示。圖中調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率為調(diào)頻式測(cè)量電路原理框圖第46頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一上式中：

C為振蕩回路的總電容，C=C1+C2+Cx，其中C1為振蕩回路固有電容,C2為傳感器引線分布電容,Cx=C0±ΔC為電容傳感器的電容。

當(dāng)被測(cè)信號(hào)為0時(shí)，ΔC=0，則C=C1+C2+C0，所以振蕩器有一個(gè)固有頻率f0,其表示式為:當(dāng)被測(cè)信號(hào)不為0時(shí)，ΔC≠0，振蕩器頻率有相應(yīng)變化，此時(shí)頻率為:

調(diào)頻電容傳感器測(cè)量電路具有較高的靈敏度，可以測(cè)量0.01μm級(jí)位移的變化量。信號(hào)的輸出頻率易于用數(shù)