容柵式傳感器-課件

第4章位移傳感器

4.1位移傳感器引入

電梯超載植物生長(zhǎng)過程檢測(cè)1ppt課件4.2電感式傳感器2ppt課件工作原理

線圈自感Ψ——線圈總磁鏈,單位：韋伯；I——通過線圈的電流，單位：安培；W——線圈的匝數(shù)；Rm——磁路總磁阻，單位：1/亨。a)氣隙型

b)截面型

c)螺管型自感式傳感器原理圖3ppt課件li——各段導(dǎo)磁體的長(zhǎng)度；Ui——各段導(dǎo)磁體的磁導(dǎo)率；Si——各段導(dǎo)磁體的截面積；

δ——空氣隙的厚度；U0

——真空磁導(dǎo)率S——空氣隙截面積變氣隙型傳感器變截面型傳感器線圈中放入圓形銜鐵可變自感螺管型傳感器。上一頁(yè)返回下一頁(yè)4ppt課件變面積式自感傳感器傳感器氣隙長(zhǎng)度保持不變，令磁通截面積隨被測(cè)非電量而變，設(shè)鐵芯材料和銜鐵材料的磁導(dǎo)率相同，則此變面積自感傳感器自感L為靈敏度變面積式自感傳感器在忽略氣隙磁通邊緣效應(yīng)的條件下，輸入與輸出呈線性關(guān)系；因此可望得到較大的線性范圍。但是與變氣隙式自感傳感器相比，其靈敏度降低。上一頁(yè)返回下一頁(yè)5ppt課件螺線管式自感傳感器1-螺線管線圈Ⅰ；2-螺線管線圈Ⅱ；3-骨架；4-活動(dòng)鐵芯

L10，L20——分別為線圈Ⅰ、Ⅱ的初始電感值；rc為活動(dòng)鐵心半徑，2lc為活動(dòng)鐵心長(zhǎng)度上一頁(yè)返回下一頁(yè)(3.1.21)6ppt課件1傳感器引線2鐵心套筒3磁芯4電感線圈5彈簧6防轉(zhuǎn)件7滾珠導(dǎo)軌8測(cè)桿9密封件10瑪瑙測(cè)端自感式位移傳感器7ppt課件電感式位移傳感器

電感式傳感器是利用改變磁路幾何尺寸、磁體位置來(lái)改變電感或互感的電感量或壓磁效應(yīng)原理制成的。主要用于位移、壓力、力、振動(dòng)、加速度等參數(shù)的測(cè)量。8ppt課件電感式接近開關(guān)(非埋入式)

DC10～30V，三線NPN輸出，常開。檢測(cè)距離：5mm。安裝時(shí)接近開關(guān)檢測(cè)面不可以和周圍金屬齊平面。9ppt課件電感式接近開關(guān)（埋入式）

DC12～24V，三線NPN輸出，常開。檢測(cè)距離：4mm。能檢測(cè)金屬物體，特別對(duì)鐵金屬，但選擇非鐵金屬時(shí)，其檢測(cè)距離會(huì)大大的縮短。性能穩(wěn)定，是最常用的檢測(cè)方法。安裝時(shí)接近開關(guān)檢測(cè)面和周圍金屬齊平面。10ppt課件4.3差動(dòng)變壓器

差動(dòng)變壓器是把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換成線圈互感量的變化。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)的形式連接，故稱之為差動(dòng)變壓器式傳感器。 變隙式變面積式 螺線管式11ppt課件(a)、(b)變隙式差動(dòng)變壓器；(c)、(d)螺線管式差動(dòng)變壓器；(e)、(f)變面積式差動(dòng)變壓器上一頁(yè)返回下一頁(yè)12ppt課件變隙式差動(dòng)變壓器當(dāng)一次側(cè)線圈接入激勵(lì)電壓后，二次側(cè)線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出互感變化時(shí)，輸出電壓將作相應(yīng)變化上一頁(yè)返回下一頁(yè)兩個(gè)初級(jí)繞組的同名端順向串聯(lián)，而兩個(gè)次級(jí)繞組的同名端則反向串聯(lián)。13ppt課件當(dāng)沒有位移時(shí)，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個(gè)鐵芯的間隙為δa0=δb0=δ0兩個(gè)次級(jí)繞組的互感電勢(shì)相等，即e2a=e2b。由于次級(jí)繞組反向串聯(lián)，因此，差動(dòng)變壓器輸出電壓當(dāng)被測(cè)體有位移時(shí)，與被測(cè)體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使δa≠δb兩次級(jí)繞組的互感電勢(shì)e2a≠e2b，輸出電壓電壓的大小反映了被測(cè)位移的大小，通過用相敏檢波等電路處理，使最終輸出電壓的極性能反映位移的方向。1.工作原理上一頁(yè)返回下一頁(yè)14ppt課件螺線管式差動(dòng)變壓器上一頁(yè)返回下一頁(yè)15ppt課件１.工作原理１-活動(dòng)銜鐵；２-導(dǎo)磁外殼；３-骨架；４-匝數(shù)為W1初級(jí)繞組；５-匝數(shù)為W2a的次級(jí)繞組；６-匝數(shù)為W2b的次級(jí)繞組上一頁(yè)返回下一頁(yè)16ppt課件當(dāng)初級(jí)線圈繞組加上適當(dāng)頻率的電壓激勵(lì)時(shí)，在兩個(gè)繞組W2A和W2B產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和，當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí)，則當(dāng)活動(dòng)銜鐵偏離平衡位置時(shí)，則17ppt課件圖3.2.6差動(dòng)變壓器輸出電壓特性曲線上一頁(yè)返回下一頁(yè)18ppt課件力和力矩的測(cè)量1－線圈2－銜鐵3－彈性元件優(yōu)點(diǎn)：承受軸向力時(shí)應(yīng)力分布均勻；當(dāng)長(zhǎng)徑比較小時(shí)，受橫向偏心的分力的影響較小。19ppt課件微小位移的測(cè)量1－測(cè)端2－防塵罩3－軸套4－圓片簧5－測(cè)桿6－磁筒7－磁芯8－線圈9－彈簧10－導(dǎo)線20ppt課件21電感式滾柱直徑分選裝置3.2.8滾柱直徑分選裝置

1—?dú)飧?—活塞3—推桿4—被測(cè)滾柱5—落料管6—電感測(cè)微器7—鎢鋼測(cè)頭8—限位擋板9—電磁翻板10—容器（料斗）

21ppt課件2023/7/2622電感式滾柱直徑分選裝置（外形）

滑道分選倉(cāng)位軸承滾子外形（參考中原量?jī)x股份有限公司資料）22ppt課件2023/7/2623電感式滾柱直徑分選裝置外形落料振動(dòng)臺(tái)滑道11個(gè)分選倉(cāng)位（參考無(wú)錫市通達(dá)滾子有限公司資料）廢料倉(cāng)23ppt課件24粗糙度儀外形24ppt課件25電感式輪廓儀

旁向式電感測(cè)微頭25ppt課件26電感式不圓度計(jì)原理該圓度計(jì)采用旁向式電感測(cè)微頭26ppt課件27電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形

（參考洛陽(yáng)匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）旋轉(zhuǎn)盤測(cè)量頭27ppt課件28渦流式傳感器的變換原理：利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)。4.4渦流傳感器渦流：成塊的金屬置于變化的磁場(chǎng)中，或者在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流的流線在金屬內(nèi)是閉合的，所以稱為渦流。①存在交變磁場(chǎng)；②導(dǎo)體處于交變磁場(chǎng)中。渦流產(chǎn)生的必要條件是：28ppt課件29高頻反射式渦流傳感器工作原理圖3.2.11渦流的發(fā)生29ppt課件30渦流式傳感器的應(yīng)用渦流式傳感器主要用于位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、距離、厚度等參數(shù)的測(cè)量。由于渦流式傳感器測(cè)量范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)以及可以非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。30ppt課件31位移測(cè)量

它可以用來(lái)測(cè)量各種形式的位移量。圖3.2.12是位移計(jì)測(cè)量示意圖。(a)為汽輪機(jī)主軸的軸向位移測(cè)量示意圖；(b)為磨床換向閥、先導(dǎo)閥的位移測(cè)量示意圖，(c)為金屬試件的熱膨脹系數(shù)測(cè)量示意圖。圖3.2.12位移計(jì)測(cè)量示意圖1-被測(cè)件；2-傳感器探頭31ppt課件32測(cè)量注塑機(jī)開合模的間隙偏心和振動(dòng)檢測(cè)零件識(shí)別32ppt課件33振幅測(cè)量

(a)為汽輪機(jī)和空氣壓縮機(jī)常用的以渦流式傳感器來(lái)監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)的示意圖；

(b)為測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的振幅的示意圖；

(c)在研究軸的振動(dòng)時(shí)，常需要了解軸的振動(dòng)形狀，做出軸振形圖。通常使用數(shù)個(gè)傳感器探頭并排地安置在軸附近。用多通道指示儀輸出至記錄儀。在軸振動(dòng)時(shí)，可以獲得各個(gè)傳感器所在位置軸的瞬時(shí)振幅，從而畫出軸振形圖。圖3.2.13振幅測(cè)量示意圖1-被測(cè)體；2-傳感器探頭33ppt課件34

測(cè)量懸臂梁的振幅及頻率

汽輪機(jī)葉片測(cè)試

對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)傳感器。34ppt課件35厚度測(cè)量（a）圖中，當(dāng)金屬板1的厚度變化時(shí)，將使傳感器探頭2與金屬板間距離改變，從而引起輸出電壓的變化。由于在工作過程中金屬板會(huì)上、下波動(dòng)，這將影響測(cè)量精度。圖3.2.14厚度計(jì)測(cè)量示意圖1-被測(cè)物；2-傳感器探頭35ppt課件36

在被測(cè)板1的上、下方各裝一個(gè)傳感器探頭2，其間距離為D，而它們與板的上、下表面分別相距

x1和x2，這樣板厚，當(dāng)兩個(gè)傳感器在工作時(shí)分別測(cè)得x1和x2，轉(zhuǎn)換成電壓值后相加。相加后的電壓值與兩傳感器間距離D對(duì)應(yīng)的設(shè)定電壓再相減，就得到與板厚相對(duì)應(yīng)的電壓值。36ppt課件37涂層厚度儀

測(cè)量線路板的銅膜厚度37ppt課件38轉(zhuǎn)速測(cè)量

在一個(gè)旋轉(zhuǎn)體上開一條或數(shù)條槽如圖3.2.15(a)所示，或者做成齒，如圖3.2.15(b)所示，旁邊安裝一個(gè)渦流傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦流傳感器將周期性地改變輸出信號(hào)，此電壓經(jīng)過放大、整形，可用頻率計(jì)指示出頻率數(shù)值。此值與槽數(shù)和被測(cè)轉(zhuǎn)速有關(guān)，即

圖3.2.15轉(zhuǎn)速測(cè)量渦流傳感器38ppt課件39渦流探傷可以用來(lái)檢查金屬的表面裂紋、熱處理裂紋以及用于焊接部位的探傷等。裂紋將引起金屬的電阻率、磁導(dǎo)率的變化。在裂紋處也可以說(shuō)有位移值的變化。這些綜合參數(shù)()的變化將引起傳感器參數(shù)的變化，通過測(cè)量傳感器參數(shù)的變化即可達(dá)到探傷的目的。39ppt課件40

在探傷時(shí)，重要的是缺陷信號(hào)和干擾信號(hào)比。為了獲得需要的頻率而采用濾波器，如圖3.3.16(a)所示，需要進(jìn)一步抑制干擾信號(hào)，可采用幅值甄別電路。把這一電路調(diào)整到裂縫信號(hào)正好能通過的狀態(tài)，凡是低于裂縫信號(hào)都不能通過這一電路，這樣干擾信號(hào)都抑制掉了。如圖3.2.16(b)所示。圖3.2.16用渦流探傷時(shí)的測(cè)量信號(hào)40ppt課件41電渦流探傷儀電渦流焊管探傷電渦流裂紋探測(cè)41ppt課件電渦流傳感器42ppt課件1.工作原理及類型

S——極板相對(duì)覆蓋面積；

d——極板間距離；

εr——相對(duì)介電常數(shù)；

ε0——真空介電常數(shù)，；

ε——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。dSε4.5電容式傳感器43ppt課件變極距(δ）型:(a)、(e)變面積型(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)（h）變介電常數(shù)(ε)型:（i）～(l)上一頁(yè)返回下一頁(yè)44ppt課件2.變極距型電容傳感器C與非線性關(guān)系若△d/d<<1時(shí)，則式（3.3.3）可簡(jiǎn)化為若極距縮小△d最大位移應(yīng)小于間距的1/10初始電容上一頁(yè)返回下一頁(yè)在實(shí)際應(yīng)用中，采用差動(dòng)式改善其非線性45ppt課件3.變面積型電容傳感器當(dāng)動(dòng)極板相對(duì)于定極板沿著長(zhǎng)度方向平移時(shí)，其電容變化量化為△C與△x間呈線性關(guān)系上一頁(yè)返回下一頁(yè)46ppt課件電容式角位移傳感器當(dāng)θ=0時(shí)當(dāng)θ≠0時(shí)傳感器電容量C與角位移θ間呈線性關(guān)系上一頁(yè)返回下一頁(yè)47ppt課件4.變介電常數(shù)型電容式傳感器初始電容電容式液位傳感器電容與液位的關(guān)系為：上一頁(yè)返回下一頁(yè)可見，傳感器的電容量正比于液位的高度h48ppt課件當(dāng)L=0時(shí)，若傳感器的初始電容上一頁(yè)返回下一頁(yè)b0為極板的寬度49ppt課件電容變化量與電介質(zhì)移動(dòng)量L呈線性關(guān)系當(dāng)被測(cè)電介質(zhì)進(jìn)入極板間L深度后，引起電容相對(duì)變化量為50ppt課件電容式傳感器的應(yīng)用1.電容式差壓傳感器2.電容式加速度傳感器3.電容式振動(dòng)位移傳感器4.容柵式傳感器上一頁(yè)返回下一頁(yè)51ppt課件P2玻璃盤鍍金層金屬膜片C2電極引線p1C1電容式差壓傳感器

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)速度快(約100ms)能測(cè)微小壓差(0～0.75Pa)、真空或微小絕對(duì)壓力需把膜片的一側(cè)密封并抽成高真空(10-5Pa)即可

上一頁(yè)返回下一頁(yè)52ppt課件1151差壓變送器53ppt課件231B面A面546Cx1Cx21、5－固定極板2－殼體3－簧片4－質(zhì)量塊6－絕緣體精度較高，頻率響應(yīng)范圍寬，量程大，可以測(cè)很高的加速度電容式加速度傳感器上一頁(yè)返回下一頁(yè)54ppt課件55ppt課件a)測(cè)振幅b)測(cè)軸回轉(zhuǎn)精度和軸心偏擺被測(cè)物振動(dòng)電容式傳感器被測(cè)軸電容式傳感器電容式位移傳感器應(yīng)用

上一頁(yè)返回下一頁(yè)56ppt課件57ppt課件電容式稱重傳感器58ppt課件59電容式接近開關(guān)屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理電路等部分組成當(dāng)沒有物體靠近感應(yīng)電極時(shí)，感應(yīng)電極與大地間的電容量C非常小，LC高頻振蕩器正常振蕩。當(dāng)被檢測(cè)物體（如與大地有很大分布電容的人體、液體等）靠近感應(yīng)電極時(shí)，感應(yīng)電極對(duì)地電容C增大，使得高頻振蕩器的振蕩減弱直至停振。59ppt課