變磁阻式傳感器ppt課件(已修改)
2025-05-15 18:12 本頁(yè)面
【正文】 第 3章 變磁阻式傳感器第 3 章 變 磁 阻 式 傳 感 器第 3章 變磁阻式傳感器? 特點(diǎn)：– 工作可靠、壽命長(zhǎng)– 靈敏度高，分辨力高– 精度高、線性好– 性能穩(wěn)定、重復(fù)性好第 3章 變磁阻式傳感器按磁路幾何參數(shù)變化形式的不同按磁路的結(jié)構(gòu)型式按組成方式分變氣隙式變面積式螺管式單一式差動(dòng)式Π型E型分類第 3章 變磁阻式傳感器本章目錄本章目錄點(diǎn)擊進(jìn)入第 3章 變磁阻式傳感器簡(jiǎn)單的自感式傳感器組成圖 變氣隙式自感傳感器上、下移動(dòng) 鐵心氣隙、磁路磁阻變化線圈電感量測(cè)量電路轉(zhuǎn)電量第一節(jié) 傳感器線圈的電器參數(shù)分析原理第 3章 變磁阻式傳感器L線 圈 電 感；Rc線 圈 銅 耗 電 阻 。Re鐵 心 渦 流 損 耗 電 阻 。Rh磁滯 損 耗 電 阻；C線 圈的寄生 電 容簡(jiǎn)單的自感式傳感器圖 變氣隙式自感傳感器圖 分析鐵心線圈的電氣參數(shù)與它們對(duì)線圈特性的影響，對(duì)了解與分析變磁阻式傳感器以及選擇傳感器參數(shù)有幫助。第 3章 變磁阻式傳感器(31)式中 Rm—— 磁路 總 磁阻。 L? 由磁路基本知識(shí)可知，匝數(shù)為 W的線圈電感為216。當(dāng)線圈具有閉合磁路時(shí)式中 RF—— 導(dǎo)磁體總磁阻。當(dāng)線圈磁路具有小氣隙時(shí)式中 Rδ—— 氣隙總磁阻。(32)(33)第 3章 變磁阻式傳感器引入等效磁導(dǎo)率概念將線圈等效成一封閉鐵心線圈，其磁路等效磁導(dǎo)率為 μｅ，磁通截面積為 S，磁路長(zhǎng)度為ｌ，于是式 (31)? ? 式中 μ—— 真空磁導(dǎo)率， μ＝ 4π107(H/ｍ ))。 ?(34)(31)變?yōu)榈?3章 變磁阻式傳感器 Rc? 取決于導(dǎo)線材料及線圈的幾何尺寸 ? Rｅ 由頻率為ｆ的交變電流激勵(lì)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，會(huì)在線圈鐵心中造成渦流及磁滯損耗。根據(jù)經(jīng)典的渦流損耗計(jì)算公式知，為降低渦流損耗，疊片式鐵心的片厚應(yīng)??；高電阻率有利于損耗的下降，而高磁導(dǎo)率卻會(huì)使渦流損耗增加。 Rh? 鐵磁物質(zhì)在交變磁化時(shí)，磁分子來(lái)回翻轉(zhuǎn)而要克服阻力，類似摩擦生熱的能量損耗。 C的影響 ? 并聯(lián)寄生電容主要由線圈繞組的固有電容與電纜分布電容所構(gòu)成。第 3章 變磁阻式傳感器變換216。這時(shí) Re′和 L′的串聯(lián)阻抗應(yīng)該與 Re和 L的并聯(lián)阻抗相等先不考慮寄生電容 C(35)(36)Re′與 L有關(guān)比值 Re/ωL應(yīng)盡量小，以使 Re′ωL′，從而減小了附加電阻 變化的影響?？梢?jiàn)，在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)應(yīng)盡可能減少 鐵損 。第 3章 變磁阻式傳感器(38)(39)電 感的相 對(duì)變 化 (310)(37)216?？紤]實(shí)際存在并聯(lián)寄生電容 C時(shí)，阻抗 Z為品質(zhì)因數(shù)當(dāng) Q1時(shí)， 1/Q2可以忽略，式 (37)可簡(jiǎn)化為有效值 Q為式中 總的損耗電阻第 3章 變磁阻式傳感器216。由式 (38)、 (39)、 (310)知，并聯(lián)電容 C的存在，使有效串聯(lián)損耗電阻與有效電感均增加，有效 Q值下降并引起電感的相對(duì)變化增加，即靈敏度提高。 因此，從原理而言，按規(guī)定電纜校正好的儀器，如更換了電纜，則應(yīng)重新校正或采用并聯(lián)電容加以調(diào)整。 實(shí)際使用中因大多數(shù)變磁阻式傳感器工作在較低的激勵(lì)頻率下 (ｆ ≤ 10ｋ Hｚ )，上述影響常可忽略，但對(duì)于工作在較高激勵(lì)頻率下的傳感器 (如反射式渦流傳感器 )，上述影響必需引起充分重視。第 3章 變磁阻式傳感器第二 節(jié) 自感式 傳 感器一 .工作原理與輸出特性帶氣隙的鐵心線圈按磁路幾何參數(shù)變化形式的不同按磁路的結(jié)構(gòu)型式按組成方式分變氣隙式變面積式螺管式單一式差動(dòng)式Π型E型罐型第 3章 變磁阻式傳感器(311)式中 ｌ 1,ｌ 2—— 鐵 心和 銜鐵 的磁路 長(zhǎng) 度 (ｍ )； S1， S2—— 鐵 心和 銜鐵 的截面 積 (ｍ 2)； ? μ1 、 μ2—— 鐵 心和 銜鐵 的磁 導(dǎo) 率 (H/ｍ )； ? S、ｌ δ —— 氣隙磁通截面 積 (ｍ 2)和氣隙 總長(zhǎng) (ｍ )。 ?磁路總磁阻為忽略磁路鐵損認(rèn)為氣隙磁場(chǎng)是均勻的 ,第 3章 變磁阻式傳感器(312) 由式 (312)可知，當(dāng)鐵心、銜鐵的材料和結(jié)構(gòu)與線圈匝數(shù)確定后，若保持 S不變，則 L即為ｌ δ 的單值函數(shù)，這就是變氣隙式傳感器的 工作原理 。 ? 為了精確分析傳感器的特性，利用前述等效磁導(dǎo)率 μe 的概念，由式 (34)(313)可得將式 (311) 代入式 (31) ，可得 :第 3章 變磁阻式傳感器(314) (315)代入式 (34)同時(shí)，由式 (311)所以(316)式中為一常數(shù)式中 μ—— 鐵心和銜鐵的相對(duì)磁導(dǎo)率，通常 μr1。得帶氣隙鐵心線圈的電感為第 3章 變磁阻式傳感器(317)由上式可知，變氣隙式傳感器的輸出特性是 非線性 的，式中 負(fù)號(hào)表示靈敏度隨氣隙增加而減小， 欲增大靈敏度，應(yīng)減?。?δ ，但受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制。為保證一定的測(cè)量范圍與線性度，對(duì)變氣隙式傳感器，常取 δ ＝ｌ δ/2 ＝ ～ ， Δδ ＝ (1/5～ 1/10)δ 。得靈敏度為對(duì) 式 (316)微分第 3章 變磁阻式傳感器(318)式中(319)若圖 δ保持不變，令磁通截面積隨被測(cè)非電量而變 (銜鐵水平方向移動(dòng) )，即構(gòu)成變面積式自感傳感器。此時(shí)由式 (316) ?靈敏度較低。欲提高靈敏度，需減?。?δ，但同樣受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制。忽略氣隙磁通邊緣效應(yīng)的條件下，輸出特
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