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

電梯超載植物生長過程檢測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——各段導磁體的長度；Ui——各段導磁體的磁導率；Si——各段導磁體的截面積；

δ——空氣隙的厚度；U0

——真空磁導率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。上一頁返回下一頁4ppt課件變面積式自感傳感器傳感器氣隙長度保持不變，令磁通截面積隨被測非電量而變，設鐵芯材料和銜鐵材料的磁導率相同，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的條件下，輸入與輸出呈線性關系；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。上一頁返回下一頁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-活動鐵芯

L10，L20——分別為線圈Ⅰ、Ⅱ的初始電感值；rc為活動鐵心半徑，2lc為活動鐵心長度上一頁返回下一頁(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滾珠導軌8測桿9密封件10瑪瑙測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、磁體位置來改變電感或互感的電感量或壓磁效應原理制成的。主要用于位移、壓力、力、振動、加速度等參數(shù)的測量。8ppt課件電感式接近開關(非埋入式)

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

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

差動變壓器是把被測的非電量變化轉(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，并且次級繞組用差動的形式連接，故稱之為差動變壓器式傳感器。 變隙式變面積式 螺線管式11ppt課件(a)、(b)變隙式差動變壓器；(c)、(d)螺線管式差動變壓器；(e)、(f)變面積式差動變壓器上一頁返回下一頁12ppt課件變隙式差動變壓器當一次側(cè)線圈接入激勵電壓后，二次側(cè)線圈將產(chǎn)生感應電壓輸出互感變化時，輸出電壓將作相應變化上一頁返回下一頁兩個初級繞組的同名端順向串聯(lián)，而兩個次級繞組的同名端則反向串聯(lián)。13ppt課件當沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙為δa0=δb0=δ0兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞組反向串聯(lián)，因此，差動變壓器輸出電壓當被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應的變化，使δa≠δb兩次級繞組的互感電勢e2a≠e2b，輸出電壓電壓的大小反映了被測位移的大小，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.工作原理上一頁返回下一頁14ppt課件螺線管式差動變壓器上一頁返回下一頁15ppt課件１.工作原理１-活動銜鐵；２-導磁外殼；３-骨架；４-匝數(shù)為W1初級繞組；５-匝數(shù)為W2a的次級繞組；６-匝數(shù)為W2b的次級繞組上一頁返回下一頁16ppt課件當初級線圈繞組加上適當頻率的電壓激勵時，在兩個繞組W2A和W2B產(chǎn)生感應電動勢和，當活動銜鐵處于初始平衡位置時，則當活動銜鐵偏離平衡位置時，則17ppt課件圖3.2.6差動變壓器輸出電壓特性曲線上一頁返回下一頁18ppt課件力和力矩的測量1－線圈2－銜鐵3－彈性元件優(yōu)點：承受軸向力時應力分布均勻；當長徑比較小時，受橫向偏心的分力的影響較小。19ppt課件微小位移的測量1－測端2－防塵罩3－軸套4－圓片簧5－測桿6－磁筒7－磁芯8－線圈9－彈簧10－導線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—氣缸2—活塞3—推桿4—被測滾柱5—落料管6—電感測微器7—鎢鋼測頭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）

滑道分選倉位軸承滾子外形（參考中原量儀股份有限公司資料）22ppt課件2023/7/2623電感式滾柱直徑分選裝置外形落料振動臺滑道11個分選倉位（參考無錫市通達滾子有限公司資料）廢料倉23ppt課件24粗糙度儀外形24ppt課件25電感式輪廓儀

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

（參考洛陽匯智測控技術(shù)有限公司資料）旋轉(zhuǎn)盤測量頭27ppt課件28渦流式傳感器的變換原理：利用金屬導體在交流磁場中的渦流效應。4.4渦流傳感器渦流：成塊的金屬置于變化的磁場中，或者在固定磁場中運動時，金屬導體內(nèi)就要產(chǎn)生感應電流，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；②導體處于交變磁場中。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渦流式傳感器的應用渦流式傳感器主要用于位移、振動、轉(zhuǎn)速、距離、厚度等參數(shù)的測量。由于渦流式傳感器測量范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強以及可以非接觸測量等優(yōu)點，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和科學研究的各個領域。30ppt課件31位移測量

它可以用來測量各種形式的位移量。圖3.2.12是位移計測量示意圖。(a)為汽輪機主軸的軸向位移測量示意圖；(b)為磨床換向閥、先導閥的位移測量示意圖，(c)為金屬試件的熱膨脹系數(shù)測量示意圖。圖3.2.12位移計測量示意圖1-被測件；2-傳感器探頭31ppt課件32測量注塑機開合模的間隙偏心和振動檢測零件識別32ppt課件33振幅測量

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

(b)為測量發(fā)動機渦輪葉片的振幅的示意圖；

(c)在研究軸的振動時，常需要了解軸的振動形狀，做出軸振形圖。通常使用數(shù)個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。在軸振動時，可以獲得各個傳感器所在位置軸的瞬時振幅，從而畫出軸振形圖。圖3.2.13振幅測量示意圖1-被測體；2-傳感器探頭33ppt課件34

測量懸臂梁的振幅及頻率

汽輪機葉片測試

對橋梁、絲桿等機械結(jié)構(gòu)的振動測量，須使用多個傳感器。34ppt課件35厚度測量（a）圖中，當金屬板1的厚度變化時，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上、下波動，這將影響測量精度。圖3.2.14厚度計測量示意圖1-被測物；2-傳感器探頭35ppt課件36

在被測板1的上、下方各裝一個傳感器探頭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，當兩個傳感器在工作時分別測得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對應的設定電壓再相減，就得到與板厚相對應的電壓值。36ppt課件37涂層厚度儀

測量線路板的銅膜厚度37ppt課件38轉(zhuǎn)速測量

在一個旋轉(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，旁邊安裝一個渦流傳感器。當旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動時，渦流傳感器將周期性地改變輸出信號，此電壓經(jīng)過放大、整形，可用頻率計指示出頻率數(shù)值。此值與槽數(shù)和被測轉(zhuǎn)速有關，即

圖3.2.15轉(zhuǎn)速測量渦流傳感器38ppt課件39渦流探傷可以用來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、磁導率的變化。在裂紋處也可以說有位移值的變化。這些綜合參數(shù)()的變化將引起傳感器參數(shù)的變化，通過測量傳感器參數(shù)的變化即可達到探傷的目的。39ppt課件40

在探傷時，重要的是缺陷信號和干擾信號比。為了獲得需要的頻率而采用濾波器，如圖3.3.16(a)所示，需要進一步抑制干擾信號，可采用幅值甄別電路。把這一電路調(diào)整到裂縫信號正好能通過的狀態(tài)，凡是低于裂縫信號都不能通過這一電路，這樣干擾信號都抑制掉了。如圖3.2.16(b)所示。圖3.2.16用渦流探傷時的測量信號40ppt課件41電渦流探傷儀電渦流焊管探傷電渦流裂紋探測41ppt課件電渦流傳感器42ppt課件1.工作原理及類型

S——極板相對覆蓋面積；

d——極板間距離；

εr——相對介電常數(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)上一頁返回下一頁44ppt課件2.變極距型電容傳感器C與非線性關系若△d/d<<1時，則式（3.3.3）可簡化為若極距縮小△d最大位移應小于間距的1/10初始電容上一頁返回下一頁在實際應用中，采用差動式改善其非線性45ppt課件3.變面積型電容傳感器當動極板相對于定極板沿著長度方向平移時，其電容變化量化為△C與△x間呈線性關系上一頁返回下一頁46ppt課件電容式角位移傳感器當θ=0時當θ≠0時傳感器電容量C與角位移θ間呈線性關系上一頁返回下一頁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系為：上一頁返回下一頁可見，傳感器的電容量正比于液位的高度h48ppt課件當L=0時，若傳感器的初始電容上一頁返回下一頁b0為極板的寬度49ppt課件電容變化量與電介質(zhì)移動量L呈線性關系當被測電介質(zhì)進入極板間L深度后，引起電容相對變化量為50ppt課件電容式傳感器的應用1.電容式差壓傳感器2.電容式加速度傳感器3.電容式振動位移傳感器4.容柵式傳感器上一頁返回下一頁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)簡單、靈敏度高、響應速度快(約100ms)能測微小壓差(0～0.75Pa)、真空或微小絕對壓力需把膜片的一側(cè)密封并抽成高真空(10-5Pa)即可

上一頁返回下一頁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，頻率響應范圍寬，量程大，可以測很高的加速度電容式加速度傳感器上一頁返回下一頁54ppt課件55ppt課件a)測振幅b)測軸回轉(zhuǎn)精度和軸心偏擺被測物振動電容式傳感器被測軸電容式傳感器電容式位移傳感器應用

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