《電感式傳感器》ppt課件-文庫吧
2025-01-04 23:18 本頁面
【正文】 1)1( ????????????????????????????????QLCLCQLCLCLjQLCLCRZ???????(417) 當(dāng) Qω2LC且 ω2LC1 Z R j L??? 2. 把傳感器的兩個(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 。 對于高 Q值的差動式電感傳感器 ， 有 ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)， 則電橋輸 1212()2 ( Z ) 2 ZoZZU U U L LZ??? ? ? ? ??＝(420) 圖 45 交流電橋測量電路 Z1Z2Z3＝ RZ4＝ RoU?U?1012Z RUUZ Z RR???????＝ －＋銜鐵上移 Δδ：兩個(gè)線圈的電感變化量 ΔL ΔL2分別由式（ 410） 及式 （ 412） 表示 ， 差動傳感器電感的總變化量 ΔL=ΔL1+ΔL2, 具體表達(dá)式為 ????????????????? ?????????? ????????? ?40200021 12 ??????LLLL（ 421） 對上式進(jìn)行 線性處理 , 即忽略高次項(xiàng)得 002?????LL（ 422） 靈敏度 K0為 0002??????LLK（ 423） 比較單線圈式和差動式： ① 差動式變間隙電感傳感器的 靈敏度是單線圈式的兩倍 。 ② 差動式的非線性項(xiàng) (忽略高次項(xiàng) )： 單線圈的非線性項(xiàng) （ 忽略高次項(xiàng) )： 由于 Δδ/δ01， 因此 ， 差動式的線性度得到明顯改善 。 300 2/ ???????? ?????LL200/ ???????? ?????LL將 代入式（ 420）得 002 ????? LL000 2 ???? LU?電橋輸出電壓與 Δδ成正比關(guān)系。 3. 變壓器式交流電橋測量電路如圖 46所示 ， 電橋兩臂 ZZ2為傳感器線圈阻抗 ， 另外兩橋臂為交流變壓器次級線圈的 1/2阻抗 。 當(dāng)負(fù)載阻抗為無窮大時(shí) ， 橋路輸出電壓 2 2 11 2 1 2122oZ Z Z UU U UZ Z Z Z?? ? ???(424) 當(dāng)傳感器的銜鐵處于 中間位置 ， 即 Z1=Z2=Z， 此時(shí)有 ， 電橋平衡 。 0?oU?U?C2U?2U?Z1Z2oU?ABD＋－＋－＋－圖 46 變壓器式交流電橋 當(dāng)傳感器 銜鐵上移： 如 Z1=Z+ΔZ， Z2=Z－ ΔZ， 22ULLUZZUo??? ?????? (425) 當(dāng)傳感器 銜鐵下移 ：如 Z1=Z－ ΔZ， Z2=Z+ΔZ， 此時(shí) 22ULLUZZUo??? ????? (426) 可知：銜鐵上下移動 相同距離 時(shí) ， 輸出電壓 相位相反 ， 大小隨銜鐵的位移而變化 。 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 。 U? 4. 分為： 諧振式調(diào)幅電路 和 諧振式調(diào)頻電路 。 調(diào)幅電路 ： 傳感器電感 L與電容 C、 變壓器原邊串聯(lián)在一起 ， 接入交流電源 ， 變壓器副邊將有電壓 ， 輸出電壓的頻率與電源頻率相同 ， 而幅值隨著電感 L而變化 ， 圖 47（ b） 為輸出電壓 與電感 L的關(guān)系曲線 ， 其中 L0為諧振點(diǎn)的電感值 。 特點(diǎn)：此電路 靈敏度很高 ， 但線性差 ， 適用于線性度要求不高的場合 。 U? oU?U?圖 47 諧振式調(diào)幅電路 oU?OL0LoU?TU?CL( a )( b ) 調(diào)頻電路 ：是 傳感器電感 L的變化將引起輸出電壓頻率的變化 。 通常把傳感器電感 L和電容 C接入一個(gè)振蕩回路中 ， 其振蕩頻率 。 當(dāng) L變化時(shí) ， 振蕩頻率隨之變化 ， 根據(jù) f的大小即可測出被測量的值 。 圖 48（ b）表示 f與 L的關(guān)系曲線 ， 它具有嚴(yán)重的非線性關(guān)系 。 )2/(1 LCf ??圖 48 諧振式調(diào)頻電路 GCLffoL( a ) ( b ) 圖 49 變隙電感式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖 線圈鐵芯銜鐵膜盒P?U ～A 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 ， 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壓力的大小 。 圖 410為變隙式差動電感壓力傳感器 。 它主要由 C形彈簧管 、 銜鐵 、 鐵芯和線圈等組成 。 圖 410 變隙式差動電感壓力傳感器 線圈 1C 形彈簧管調(diào)機(jī)械零點(diǎn)螺釘線圈 2 銜鐵～輸出P 當(dāng)被測壓力進(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 ， 帶動與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動 ， 使線圈 1和線圈 2中的電感發(fā)生大小相等 、 符號相反的變化 。 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壓力之間成比例關(guān)系 ， 所以只要用檢測儀表測量出輸出電壓 ， 即可得知被測壓力的大小 。 差動變壓器式傳感器 把被測的非電量變化轉(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 ， 并且次級繞組用差動形式連接 ， 故稱差動變壓器式傳感器 。 差動變壓器結(jié)構(gòu)形式：變隙式 、 變面積式和螺線管式等 。 在非電量測量中 ， 應(yīng)用最多的是 螺線管式 差動變壓器 ， 它可以測量 1～ 100mm 機(jī)械位移 ， 并具有測量精度高 、 靈敏度高 、 結(jié)構(gòu)簡單 、 性能可靠等優(yōu)點(diǎn) 。 1. 工作原理 假設(shè)閉磁路變隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)如圖 411（ a） 所示 ， 在 A 、 B 兩個(gè)鐵芯上繞有 W1a=W1b=W1 的兩個(gè)初級繞組和W2a=W2b=W2兩個(gè)次級繞組 。 兩個(gè) 初級繞組的同名端順向串聯(lián) ， 而兩個(gè) 次級繞組的同名端則反相串聯(lián) 。 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 ， 致使兩個(gè)次級繞組的互感電勢相等 ， 即 e2a=e2b。由于 次級繞組反相串聯(lián) ， 因此 ， 差動變壓器輸出電壓 Uo=e2ae2b=0。 當(dāng)被測體 有位移 時(shí) ， 與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化 ，
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