傳感器與檢測技術(shù)52力敏傳感器(已修改)
2025-10-26 10:45 本頁面
【正文】 第二節(jié) 電感式傳感器（變磁阻） ?自感式傳感器 ?氣隙型自感傳感器 ?螺管型自感傳感器 ?自感線圈的等效電路 ?測量電路 ?差動(dòng)變壓器 ?結(jié)構(gòu)原理與等效電路 ?誤差因素分析 ?測量電路 ?應(yīng)用 ?電渦流式傳感器 定義： 是一種利用線圈自感和互感的變化實(shí)現(xiàn)非電量電測的裝置。 感測量 ：位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等。 種類 ：根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，分自感式和互感式兩種； 根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型、面積型和螺管型。 優(yōu)點(diǎn) ： ① 結(jié)構(gòu)簡單 、 可靠 ， 測量力小 銜鐵為 ～ 200 105N時(shí) ， 磁吸力為 (1~10) 105N。 ② 分辨力高 機(jī)械位移： ， 甚至更?。唤俏灰疲? 。 輸出信號強(qiáng) ， 電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百 mV/mm 。 ③ 重復(fù)性好，線性度優(yōu)良 在幾十 μm到數(shù)百 mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度較好，且比較穩(wěn)定。 不足 ： 存在交流零位信號，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測量。 一 、 自感式傳感器 有氣隙型和螺管型兩種結(jié)構(gòu) 。 （ 一 ） 氣隙型自感傳感器 工作原理 組成：線圈 1，銜鐵 3和鐵芯 2等。 圖中點(diǎn)劃線表示磁路，磁路中空氣隙總長度為 lδ 。 1 2 3 x (a)氣隙式 (b)變截面式 N：線圈匝數(shù)； Rm：磁路總磁阻 (鐵芯與銜鐵磁阻和空氣隙磁阻 ) 氣隙式自感傳感器 ， 因?yàn)闅庀遁^小 (lδ為 ～ 1mm)， 所以 ， 認(rèn)為氣隙磁場是均勻的 ， 若忽略磁路鐵損 ， 則磁路總磁阻為 l1：鐵芯磁路總長； l2：銜鐵的磁路長； S：隙磁通截面積； S1：鐵芯橫截面積； S2：銜鐵橫截面積； μ1：鐵芯磁導(dǎo)率； μ2：銜鐵磁導(dǎo)率； μ0：真空磁導(dǎo)率， μ0=4π 107H／ m； lδ：空氣隙總長。 mRNL 2?SlSlSlRm0222111???????由磁路基本知識(shí)知，線圈自感為 ????????????SlSlSlNRNLm 022211122????由于自感傳感器的鐵芯一般在非飽和狀態(tài)下 ， 其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率 ， 因此鐵芯磁阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小 ， 所以上式可簡化為 ??lSNL 02?可見，自感 L是氣隙截面積和長度的函數(shù)，即 L＝ f(S,lδ) 如果 S保持不變，則 L為 lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成 變隙式自感傳感器 ；若保持 lδ不變，使 S隨位移變化，則構(gòu)成 變截面式自感傳感器 。其特性曲線如圖。 L=f（ S） L=f（ lδ） lδ L S L=f(lδ)為非線性關(guān)系。當(dāng) lδ＝ 0時(shí)， L為 ∞，考慮導(dǎo)磁體的磁阻，當(dāng) lδ＝ 0時(shí)，并不等于 ∞，而具有一定的數(shù)值，在 lδ較小時(shí)其特性曲線如圖中虛線所示。如上下移動(dòng)銜鐵使面積 S改變，從而改變 L值時(shí) ,則 L＝ f(S)的特性曲線為一直線。 特性分析 主要特性 :靈敏度和線性度 。 當(dāng)鐵芯和銜鐵采用同一種導(dǎo)磁材料 ， 且截面相同時(shí) ， 因?yàn)闅庀?lδ一般較小 ， 故可認(rèn)為氣隙磁通截面與鐵芯截面相等 ， 設(shè)磁路總長為 l ， 則 ? ??????? ??????????? ???rrrmllSlllSR ???????? 11100???????? ??rrmllSR ????01rrm llKllNSRNL????? ????? 1202 K=μ0N 2S 一般 μr1，所以 rlllKLL ??? ?????? 11當(dāng)氣隙減少 △ lδ時(shí) ? ? ? ?? ?rr lllllL LL ?? ??? ??????? 1? ??????????????????rrllllllllLL????????1111111自感的相對變化 ? ? ? ? ? ? ????????????????????????????????? ?211111111rrr llllllllllllLL??? ?????????同理，當(dāng)總氣隙長度增加 Δlδ時(shí)，自感減小為 ΔL2，即 rllllLL?????????? 2? ? ? ? ??????????????????????????????? ?21111111rrr llllllllllll??? ?????????若忽略高次項(xiàng)，則自感變化靈敏度為
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