4.1.2互感式傳感器測量位移

●項目——位移檢測●任務——軸承滾柱直徑檢測?互感式傳感器●定義：把被測的非電量變化轉換為線圈互感量M變化的傳感器稱為互感式傳感器。電感式傳感器測量位移互感式傳感器電磁感應原理利用線圈的互感作用把被測位移量轉換為感應電勢的變化。由于這種傳感器常常做成差動的形式，所以稱差動變壓器。變壓器?差動變壓器式傳感器的工作原理差動變壓器式傳感器被測位移量互感量M變化一次線圈接入激勵電源之后二次線圈產生感應電動勢兩者間的互感量變化感應電動勢也相應變化由于兩個二次線圈采用差動接法故稱為差動變壓器電感式傳感器測量位移?差動變壓器式傳感器的工作原理變隙式變面積式螺線管式1243(a)氣隙型123（b)螺管型4螺線管式差動變壓器可以測量1~100mm機械位移測量精度高、靈敏度高、結構簡單、性能可靠等電感式傳感器測量位移?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理311212112212123根據初、次級排列不同二節(jié)式三節(jié)式四節(jié)式五節(jié)式零點電位較小靈敏度高、線性范圍大改善了傳感器線性度?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理●螺管式差動變壓器電感式傳感器測量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測桿線圈鐵芯銜鐵測桿一次側線圈二次側線圈骨架電感式傳感器測量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測桿骨架√骨架常采用絕緣、高頻損耗小、抗潮濕、

溫度膨脹系數小的材料制成圓柱形。√普通的可用膠木棒，

要求高的則用環(huán)氧玻璃纖維、聚砜塑料或聚四氟乙烯等。

√骨架的形狀和尺寸要精密對稱。?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理●螺管式差動變壓器電感式傳感器測量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測桿線圈鐵芯銜鐵測桿√線圈通常用高強度漆包線密繞而成，

一般采用36～48號漆包線，導線直徑取決于電源電壓和頻率的高低。?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理●螺管式差動變壓器電感式傳感器測量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測桿線圈鐵芯銜鐵測桿√作用：提供閉合磁回路、磁屏蔽和機械保護?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理●螺管式差動變壓器電感式傳感器測量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測桿線圈鐵芯銜鐵測桿√銜鐵和鐵芯用同種導磁材料制造。高精度差動變壓器宜用高鎳坡莫合金。鐵芯和銜鐵要經過適當的熱處理，除去應力，以改進磁性能。?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——工作原理電感式傳感器測量位移差動變壓器等效電路√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。1.螺線管式差動變壓器——工作原理電感式傳感器測量位移差動變壓器等效電路1.螺線管式差動變壓器——工作原理√當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側激勵引起的感應電動勢相同。E21=E22

?！逃捎趦蓚€二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當銜鐵移向二次繞組L21一邊，這時互感M1增大，M2減小，因而二次繞組L21內感應電動勢大于二次繞組L22內感應電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的量程內，銜鐵移動越大，差動輸出電動勢就越大。電感式傳感器測量位移差動變壓器等效電路1.螺線管式差動變壓器——工作原理√當銜鐵向二次繞組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?！桃虼送ㄟ^差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。電感式傳感器測量位移?差動變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動變壓器——差動變壓器輸出特性差動變壓器理想輸出特性在線性范圍內，輸出電動勢隨銜鐵正、負位移而線性增大。?差動變壓器式傳感器的工作原理●定義：當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，當使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值(從零點幾mV到數十mV)存在，稱為零點殘余電壓。電感式傳感器測量位移1.螺線管式差動變壓器——零點殘余電壓0E2x-xE0擴大了的零點殘余電壓的輸出特性√零點殘余電壓的存在造成零點附近的不靈敏區(qū)√零點殘余電壓輸入放大器內會使放大器末級趨向飽和，影響電路正常工作等零點殘余電壓?差動變壓器式傳感器的工作原理●定義：當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，當使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值(從零點幾mV到數十mV)存在，稱為零點殘余電壓。電感式傳感器測量位移1.螺線管式差動變壓器——零點殘余電壓原因原因由于工藝上的原因差動變壓器二次繞組不可能完全對稱由于線圈中的銅損、

磁性材料的鐵損和材質的不均勻性、

線圈匝間分布電容的存在以及導磁材料磁化特性的非線性引起電流波形畸變而產生的高次諧波，

使勵磁電流與所產生的磁通不同相?差動變壓器式傳感器的工作原理●定義：當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，當使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值(從零點幾mV到數十mV)存在，稱為零點殘余電壓。電感式傳感器測量位移1.螺線管式差動變壓器——零點殘余電壓消除零點殘余電壓方法從設計和工藝上保證結構對稱性選用合適的測量線路采用補償線路?差動變壓器的測量電路差動變壓器輸出的有效值與鐵心位移成正比它的相位與鐵心位移的方向有關輸出電壓相敏檢波電路差動整流電路●相敏檢波電路的形式較多?！襁@種電路要求比較電壓與差動變壓器的輸出電壓具有相同頻率、相同相位，必須接入移相電路。相敏檢波電路輸出直流電壓信號，輸出電壓的極性能反映鐵心位移的方向，即鐵心位置從零點向上、下移動，對應輸出電壓符號為負極性或正極性。而且還可以消除殘余電壓。電感式傳感器測量位移?差動變壓器的測量電路1.相敏檢波電路相敏檢波電路相敏檢波電路●