工学电感式传感器.pptx

3.1自感式传感器☞气隙变小，电感变大，电流变小3.1.1闭磁路自感式传感器因为气隙很小，可以认为气隙中的磁场是均匀的。若忽略磁路磁损，则磁路总磁阻为通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻,则上式表明,当线圈匝数为常数时,电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数,只要改变l0或S0均可导致电感变化,因此自感式传感器又可分为变气隙型(变l0)和变面积型(变S0)。使用最广泛是变气隙型电感传感器。设∆l为气隙变化(减少)量，为∆L电感值变化量，则：（2）非线性误差变气隙型电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾,所以变气隙型电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。为了减小非线性误差,实际测量中广泛采用差动变气隙式电感传感器，采用两个电气参数和几何尺寸完全相同的传感线圈共用一个衔铁来构成。变气隙式电感传感器位移行程很小，一般图3.2变截面型自感传感器4、闭磁路差动式自感传感器3.1.2开磁路式自感传感器假设,则可认为B值沿径向均匀分布，且沿轴向B随x变化，这样，当P点位于轴线上不同位置时，其B值也不同，为计算方便，取其平均值，即当半径为rc，磁导率为μm的铁心插入螺管线圈时，插入部分的磁阻下降，磁感应强度B值增大，从而使电感值增加。根据以上求法可以求得当运动铁心插入线圈内长度为lc时，电感值为由此可见，螺管式自感传感器其磁路是开放的，气隙磁路占很长的部分。有限长螺线管内部磁场沿轴线非均匀分布，中间强，两端弱。螺管式自感传感器结构简单，装配容易，自由行程大，示值范围宽。目前，该类传感器随放大器性能提高而得以广泛应用。2.螺线管差动式自感传感器3.1.3转换电路传感器衔铁移动方向相反时：输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小，还可以反映位移的方向（相位）——相敏检波电路。输入交流电压为正半周，A点电位为正，B点电位为负V1、V4导通，V2、V3截止。A-E-C-B中，C点电位由于Z1↑，C点电位↓；A-F-D-B中，D点电位由于Z2↓，D点电位↑D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。2.输入交流电压为负半周，A点电位为负，B点电位为正V2、V3导通，V1、V4截止A-F-C-B中，C点电位由于Z2↓，C点电位↓A-E-D-B中，D点电位由于Z1↑，D点电位↑仍然是D点电位高于C点电位，电压表正向偏转。同样可以得出结果：当衔铁下移时，电压表总是反向偏转，输出为负。3.1.4零点残余电压造成零点残余电压的主要原因是：1）差动式自感传感器的两个传感器不完全对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称及磁路参数不对称；2）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁心间存在分布电容；3）供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡；4）供电电源很好，但由于传感器具有铁损即磁芯磁化曲线本身存在非线性；5）工频干扰。减小零点残余电压的方法要有针对性。如对1）在设计及加工时要求高，则必然增加成本；2）及5）可加屏蔽保护。3）对供电电源有一定质量要求，最好不用工频。4）除选择磁路材料要正确之外，不要为片面追求灵敏度而过高地提高供电电压。此外，还可以在线路上采取措施。3.1.5自感式传感器的应用图3.12是用于测量压力差的差动式电感传感器。其中1、6为外壳，2、7为两个差动式自感传感器的铁心，3、8为绕组线圈，5为活动衔铁，4、9为两导气孔道。工作原理：当P0=P1时，活动衔铁两边压力相等，衔铁处于对称位置—零位，此时两边电感的起始间隙相等，因此两个线圈的阻抗相等，即Z1=Z2=Z0；当P0≠P1时，活动衔铁产生位移，两边电感的间隙不相等，两个线圈的阻抗也不相等，Z1≠Z2。通过交流电桥输出电压的大小就反映了被测压力差的大小。附图BYM型压力传感器自感式液位传感器3.2互感式传感器3.2.1螺线管式互感传感器两个次级绕组反向串联，在忽略铁损、导磁体磁阻和绕组分布电容的理想条件下，螺管型互感式传感器等效电路如右图所示。2、基本特性在线性范围内，输出电动势随衔铁正、负位移而线性增大。输出含有零点残余电压,根据输出的大小判断位移的大小,但不能辨别位移的方向，需要进行相敏检波。零点残余电压：互感传感器在零位移时的输出电压称为零点残余电压。1CPC-A型差压计附图电感测微仪及其电路框图a）轴向式测头b）测量电路框图1-引线2-线圈3-衔铁4-测力弹簧5-导杆6-密封罩7-测头右图为微压力变送器的结构示意图。由膜盒将压力变换成位移，再由差动变压器转换成输出电压。内装电路，可输出标准信号，故称变送器。附图微压力变送器结构及测量电路测量时,将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定,而将衔铁的A端与被测振动体相连。当被测体带动衔铁以x(t)振动时,导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振动频率的10倍