傳感器與檢測技術(shù)52力敏傳感器-wenkub
2022-11-03 10:45:58 本頁面
【正文】 ② 分辨力高 機(jī)械位移： ， 甚至更??；角位移： 。 一 、 自感式傳感器 有氣隙型和螺管型兩種結(jié)構(gòu) 。 mRNL 2?SlSlSlRm0222111???????由磁路基本知識知，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 。如上下移動銜鐵使面積 S改變，從而改變 L值時 ,則 L＝ f(S)的特性曲線為一直線。當(dāng)銜鐵 3移動時 ， 一個線圈的自感增加 ， 另一個線圈的自感減少 ， 形成差動形式 。 75 50 25 0 50 75 100 L/mH lδ/mm 100 25 LD 4 3 2 1 Ⅰ Ⅱ 1 2 3 4 Δ lδ Δ lδ 對差動氣隙式傳感器其 Δlδ/lδ與l/(lδμr)的變化受到靈敏度和非線性失真相互矛盾的制約 ,因此只能適當(dāng)選取 。 傳感器工作時 ， 因鐵芯在線圈中伸入長度的變化 ， 引起螺管線圈自感值的變化 。 若被測量與 Δlc成正比 ，則 ΔL與被測量也成正比 。 這種差動螺管式自感傳感器的測量范圍為 (5～ 50)mm,非線性誤差在 ％ 左右 。 C L Rc Re （ 四 ） 測量電路 交流電橋 交流電橋是 自感 傳感器的主要測量電路，為了提高靈敏度，改善線性度， 自感 線圈一般接成差動形式，如圖。 在實際測量中 ， 只希望有同相分量 ， 如能使 或 Q值比較大 ， 均能達(dá)到此目的 。 該電橋結(jié)構(gòu)簡單 ， 其電阻 R R2可用兩個電阻和一個電位器組成 ， 調(diào)零方便 。 但是 ， 為了判別交流信號的相位 ， 需接入專門的相敏檢波電路 。 1 初級線圈 。螺管形差動變壓器根據(jù)初、次級排列不同有二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式和五節(jié)式等形式。 ?????????12221121IMjeIMje????11212121 mRNNINM ??? ? 21212222 mRNNINM ??? ?? ?1111122212 LjReMMjeee?? ??????N2為次級線圈匝數(shù)。 而頻率的波動 ， 只要適當(dāng)?shù)剡x擇頻率 ， 其影響不大 。 零點(diǎn)殘余電壓 當(dāng)差動變壓器的銜鐵處于中間位置時 ， 理想條件下其輸出電壓為零 。 0 e2 x x e20 1 基波正交分量 2 基波同相分量 3 二次諧波 4 三次諧波 5 電磁干擾 e e1 e20 e20 1 2 3 4 5 (a)殘余電壓的波形 (b)波形分析 t t 圖中 e1為差動變壓器初級的激勵電壓， e20包含基波同相成分、基波正交成分，二次及三次諧波和幅值較小的電磁干擾等。 ② 高次諧波 。 消除零點(diǎn)殘余電壓方法： 1． 從設(shè)計和工藝上保證結(jié)構(gòu)對稱性 為保證線圈和磁路的對稱性 ， 首先 ， 要求提高加工精度 ， 線圈選配成對 ， 采用磁路可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 。 2． 選用合適的測量線路 采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動方向，而且把銜鐵在中間位置時，因高次諧波引起的零點(diǎn)殘余電壓消除掉。 圖 (b)中串聯(lián)電阻 R可以調(diào)整次級線圈的電阻分量 。 繞在差動變壓器的初級線圈上以減小負(fù)載電壓 ， 避免負(fù)載不是純電阻而引起較大的零點(diǎn)殘余電壓 。 差動整流電路 根據(jù)半導(dǎo)體二級管單向?qū)ㄔ磉M(jìn)行解調(diào)的 。 同理可分析另一個次級線圈的輸出情況 。 相敏檢波電路 容易做到輸出平衡 ， 便于阻抗匹配 。 若鐵芯上移 ，e≠ 0， 設(shè) e和 er同相位 ， 由于 ere， 故 er正半周時 D D2仍導(dǎo)通 ，但 D1回路內(nèi)總電勢為 er＋ e， 而 D2回路內(nèi)總電勢為 er－ e， 故回路電流 i1＞ i2輸出電壓 UCD=R0（ i1–i2） 0。 由此可見 ， 該電路能判別鐵芯移動的方向 。 穩(wěn)壓電源 振蕩器 檢波器 濾波器 (b) (a) ～ 220V 加速度 a方向 a 輸出 1 2 1 1 彈性支承 2 差動變壓器 2. 微壓力變送器 將差動變壓器和彈性敏感元件 （ 膜片 、 膜盒和彈簧管等 ）相結(jié)合 ， 可以組成各種形式的壓力傳感器 。 顯然磁場變化頻率愈高 ， 渦流的集膚效應(yīng)愈顯著 。 目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用廣泛 。 1 2 3 4 5 6 1 線圈 2 框架 3 襯套 4 支架 5 電纜 6 插頭 ie d
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