【正文】 程較小，且制作裝配比較困難。 ? 變面積式靈敏度較前者小，但線度較好，量程較大，使用比較廣泛。 ? 螺管式靈敏度較低，測(cè)量誤差小，但量程大且結(jié)構(gòu)簡單易于制作和批量生產(chǎn)，是使用越來越廣的一種電感式傳感器。 ? 差動(dòng)式電感傳感器 222224 π ( 1 )m a aNL lr l rl ???? ? ???上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 在實(shí)際使用中，常采用兩個(gè)相同的傳感線圈共用一個(gè)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器，這樣可以提高傳感器的靈敏度，減小測(cè)量誤差。 ? 圖 45所示是變間隙式、變面積式及螺管式 3種類型的差動(dòng)式電感傳感器。 ? 差動(dòng)式電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩個(gè)導(dǎo)磁體的幾何尺寸及材料完全相同，兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。 ? 差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性度、提高靈敏度外，對(duì)溫度變化、電源頻率變化等影響也可以進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少了外界影響造成的誤差。 ? 電感式傳感器的測(cè)量電路 上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 交流電橋是電感式傳感器的主要測(cè)量電路，它的作用是將線圈電感的變化轉(zhuǎn)換成電橋電路的電壓或電流輸出。交流電橋多采用雙臂工作形式。通常將傳感器作為電橋的兩個(gè)工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以是變壓器的二次側(cè)繞組或緊耦合電感線圈。圖 46所示是交流電橋的幾種常用形式。 ? 1. 電阻平衡臂電橋 ? 電阻平衡臂電橋如 圖 46(a)所示。 Z Z2為傳感器阻抗 ， ， Z0為負(fù)載阻抗。由 ；L1= L2=L；則有 Z1=Z2=Z=R’+jwL，另有 R1=R2=R。由于電橋工作臂是差動(dòng)形式，則在工作時(shí)， Z1=Z+ΔZ和 Z2=ZΔZ，當(dāng)ZL→∞ 時(shí)，電橋的輸出電壓為 39。1 1 1Z R L?? 39。2 2 2Z R L?? 39。 39。 39。12R R R??1 1 1 1 2o1 2 1 2 1 2Z 2 ( )Z Z ( ) 2R Z R R Z Z UZU U U UR R Z Z Z?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 當(dāng) ωLR’時(shí)，上式可近似為： ? ? 由上式可以看出：交流電橋的輸出電壓與傳感器電感的相對(duì)變化量是成正比的。 ? 2. 變壓器式電橋 ? 變壓器式電橋如 圖 46(b)所示， Z Z2為傳感器阻抗，它的平衡臂為變壓器的兩個(gè)二次側(cè)繞組，輸出電壓為 ，當(dāng)負(fù)載阻抗無窮大時(shí)輸出電壓 為 ? 由于是雙臂工作形式，當(dāng)銜鐵下移時(shí)， Z1=ZΔZ， Z2=Z+ΔZ，則有 o 2ULUL?? ??o12U?oU?212o1 2 1 22 2 2ZZU U U UU I ZZ Z Z Z? ? ? ?????? ? ? ? ? ???o 2UZUZ?? ??上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 同理，當(dāng)銜鐵上移時(shí)，則有 ? （ 48） ? 由上式可見，輸出電壓反映了傳感器線圈阻抗的變化，由于是交流信號(hào)，還要經(jīng)過適當(dāng)電路處理才能判別銜鐵位移的大小及方向。 ? 圖 47所示是一個(gè)采用了帶相敏整流的交流電橋。差動(dòng)電感式傳感器的兩個(gè)線圈作為交流電橋相鄰的兩個(gè)工作臂，指示儀表是中心為零刻度的直流電壓表或數(shù)字電壓表。 ? 設(shè)差動(dòng)電感傳感器的線圈阻抗分別為 Z1和 Z2。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)， Z1=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)， C點(diǎn)電位等于 D點(diǎn)地位，電表指示為零。 o 2UZUZ?? ???上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大， Z1=Z+ΔZ，則下部線圈阻抗減小， Z2=ZΔZ 。如果輸入交流電壓為正半周，則 A點(diǎn)電位為正， B點(diǎn)電位為負(fù)，二極管 VD VD4導(dǎo)通， VD VD3截止。在 AECB支路中， C點(diǎn)電位由于 Z1增大而比平衡時(shí)的C點(diǎn)電位降低；而在 AFDB支路中， D點(diǎn)電位由于 Z2的降低而比平衡時(shí) D點(diǎn)的電位增高，所以 D點(diǎn)電位高于 C點(diǎn)電位，直流電壓表正向偏轉(zhuǎn)。 ? 如果輸入交流電壓為負(fù)半周， A點(diǎn)電位為負(fù)， B點(diǎn)電位為正，二極管 VD VD3導(dǎo)通， VD VD4截止，則在 AFCB支路中， C點(diǎn)電位由于 Z2減小而比平衡時(shí)降低 (平衡時(shí)，輸入電壓若為負(fù)半周，即 B點(diǎn)電位為正， A點(diǎn)電位為負(fù)， C點(diǎn)相對(duì)于 B點(diǎn)為負(fù)電位， Z2減小時(shí)， C點(diǎn)電位更低 )；而在 AEDB支路中， D點(diǎn)電位由于 Z1的增加而比平衡時(shí)的電位增高，所以仍然是 D點(diǎn)電位高于 C點(diǎn)電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。 上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 同樣可以得出結(jié)果：當(dāng)銜鐵下移時(shí)，電壓表總是反向偏轉(zhuǎn)，輸出為負(fù)。 ? 可見采用帶相敏整流的交流電橋，輸出信號(hào)既能反映位移大小又能反映位移的方向。 ? 3. 緊耦合電感臂電橋 ? 該電橋 46(c)以差動(dòng)電感傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋工作臂，而緊耦合的兩個(gè)電感作為固定橋臂組成電橋電路。采用這種測(cè)量電路可以消除與電感臂并聯(lián)的分布電容對(duì)輸出信號(hào)的影響，使電橋平衡穩(wěn)定，另外簡化了接地和屏蔽的問題。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 互感式電感傳感器是利用線圈的互感作用被測(cè)非電量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化?；ジ须姼袀鞲衅魇歉鶕?jù)變壓器的原理制成的，有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，初級(jí)繞組、次級(jí)繞組的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間的互感隨被測(cè)位移的改變而變化。由于在使用時(shí)兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)完全相同的次級(jí)繞組采用反向串接，以差動(dòng)方式輸出，所以又把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器式電感傳感器，通常簡稱為差動(dòng)變壓器。 ? 變隙式差動(dòng)變壓器 ? 1. 工作原理 ? 變隙式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)如 圖 48所示。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 初級(jí)繞組作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，而次級(jí)繞組相當(dāng)于變壓器的副邊。當(dāng)初級(jí)線圈加以適當(dāng)頻率的電壓激勵(lì) 時(shí)，在兩個(gè)次級(jí)線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E21和 E22。初始狀態(tài)時(shí)，銜鐵處于中間位置，即兩邊氣隙相同，兩次級(jí)線圈的互感相等，即 M1=M2，由于兩個(gè)次級(jí)線圈做得一樣，磁路對(duì)稱，所以兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，即有 E21=E22，當(dāng)次級(jí)線圈接成反向串聯(lián)，則傳感器的輸出為 ? 。 ? 當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，兩邊的氣隙不相等，這樣兩次級(jí)線圈的互感 M1和 M2發(fā)生變化，即 M1≠M(fèi)2，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不再相同，即 ， 。即差動(dòng)變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性反映被測(cè)物位移的大小與方向。 ? 2. 輸出特性 iU?2 1 2 2o 0U E E? ? ?? ? ?21 21EE???o 0U? ?上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 設(shè)初級(jí)、次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為 W W2，初級(jí)線圈電阻為 R，當(dāng)有氣隙時(shí)，傳感器的磁回路中的總磁阻近似值為 ? Ra， 為初級(jí)線圈激勵(lì)電壓，在