電感式傳感器ppt課件-wenkub
2023-01-30 05:07:01 本頁面
【正文】 Φ ?兩式聯(lián)立得 : MRNL 2?δ 線圈 鐵芯 銜鐵 Δδ 圖 41 變磁阻式傳感器 I為線圈中所通交流電的有效值。當(dāng)銜鐵 3移動(dòng)時(shí)，一個(gè)線圈的電感量增加，另一個(gè)線圈的電感量減少，形成差動(dòng)形式。 三種類型比較 ： 氣隙型 自感傳感器靈敏度高，它的主要缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重，為了限制線性誤差，示值范圍只能較??；它的自由行程小，因?yàn)殂曡F在運(yùn)動(dòng)方向上受鐵心限制，制造裝配困難。 差動(dòng)螺管式自感傳感器 測(cè)量范圍 1 ~ 200mm 線性度 % ~ 1% 分辨率 自感式傳感器的等效電路 實(shí)際傳感器中，線圈不可能是純電感，它包括線圈的 銅損電阻 RC ；鐵芯的 渦流損耗電阻 Re ；由于線圈和測(cè)量設(shè)備電纜的接入，存在線圈 固有電容和電纜的分布電容 ，用集中參數(shù) C表示。當(dāng)負(fù)截阻抗為無窮大時(shí) , 橋路輸出電壓 2 2 11 2 1 222Z U Z ZUUUZ Z Z Z? ??? ?? ? ??? 當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置 , 即 Z1= Z2=Z =0, 電橋平衡。它主要由 C形彈簧管、 銜鐵、 鐵芯和線圈等組成。 由于輸出電壓與被測(cè)壓力之間成比例關(guān)系 ， 所以只要用檢測(cè)儀表測(cè)量出輸出電壓 ， 即可得知被測(cè)壓力的大小 。 。 初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用 ，相當(dāng)于變壓器的原邊，而 次級(jí)線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈反相串接 而成，且以差動(dòng)方式輸出，相當(dāng)于變壓器的副邊。 差動(dòng)變壓器的等效電路 LP RS2 LS1 M1 M2 LS2 RS1 RP ～ ～ ～ iU?0U?差動(dòng)變壓器工作在理想情況下（ 忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響 ）時(shí)的等效電路： M M2—— 初級(jí)繞組與兩個(gè)次級(jí)繞組間的互感； LP、 RP—— 初級(jí)繞組的電感和有效電阻； LS LS2—— 兩個(gè)次級(jí)繞組的電感； RS RS2—— 兩個(gè)次級(jí)繞組的有效電阻； 當(dāng) 銜鐵移向次級(jí)繞組 LS1一邊 ，互感 M1增大， M2減小，因而次級(jí)繞組 LS1內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于次級(jí)繞組 LS2內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。 當(dāng)次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)繞組的交流電流為： PP.iP.LjRUI???次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： .P. IMjU11 ???.P. IMjU22 ???由于次級(jí)繞組反向串接，故差動(dòng)變壓器輸出電壓為 ? ? ? ?194 LjRUMMjUPP.i?????? 210?Ｕ ０ e21 e22 差動(dòng)變壓器輸出電勢(shì) Ｕ ０ 與銜鐵位移 x的關(guān)系。 影響差動(dòng)變壓器的輸出特性的因數(shù) 溫度變化的影響 周圍環(huán)境溫度的變化 ， 引起線圈及導(dǎo)磁體磁導(dǎo)率的變化 ， 從而使線圈磁場(chǎng)發(fā)生變化產(chǎn)生溫度漂移 。 但實(shí)際上 ， 當(dāng)使用橋式電路時(shí) ， 在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值 (從零點(diǎn)幾 mV到數(shù)十 mV)存在 ， 稱為 零點(diǎn)殘余電壓 。 其次 ， 應(yīng)選高磁導(dǎo)率 、 低矯頑力 、 低剩磁感應(yīng)的導(dǎo)磁材料 。如圖，采用相敏檢波后銜鐵反行程時(shí)的 特性曲線由 1變到 2，從而消除了零點(diǎn)殘余電壓。 反之 ， 如 e點(diǎn)為 “ – ” ， f點(diǎn)為 “ ＋ ” ，則電流路徑是 fbcdae。 鐵芯在零位以上 鐵芯在零位 t t t Udc Ugh U0 Udc 圖 415 全波差動(dòng)整流電路電壓波形 t t t Ugh U0 t t t Udc Ugh U0 鐵芯在零位以下 圖 414 全波差動(dòng)整流電路 結(jié)論： 鐵芯在零位以上或零位以下時(shí)，輸出電壓的極性相反。 i4 u1 u2 R + RL R D3 D2 D1 D4 R R T1 T2 i3 + 0U ?1? 2U?正半周時(shí) LRRui?? 14L3 RRui?? 2因?yàn)槭菑闹行某轭^，所以 u1= u２ ，故 i３ = i４ 。 D2 i4 u1 u2 R + RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 i3 + 0U ?1? 2U?e1 e2 + + 同理 :在 Ｕ ２ 負(fù)半周 Ｕ １ 正半周時(shí)： i１ ＜ i２ 。 由此可見 ， 該電路能判別鐵芯移動(dòng)的方向 。 ? 圖 421為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。 電渦流式傳感器 電渦流式傳感器的基本原理 渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的 電渦流效應(yīng) 。 電渦流傳感器的種類 電渦流在金屬導(dǎo)體內(nèi)的滲透深度為 : fhr??50 30?說明電渦流在金屬導(dǎo)體內(nèi)的滲透深度與傳感器線圈的激勵(lì)信號(hào)頻率有關(guān)。這樣線圈與被測(cè)導(dǎo)體便可等效為兩個(gè)相互耦合的線圈。 與此同時(shí) ， 該渦流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)又反作用于線圈 ， 引起線圈自感 L或阻抗 ZL的變化 。此線圈可以粘貼于框架上 ， 或在框架上開一條槽溝 ， 將導(dǎo)線繞在槽內(nèi) 。能量損耗使傳感器的 Q值和等效阻抗 Z降低，因此當(dāng)被測(cè)體與傳感器間的距離 d改變時(shí)，傳感器的 Q值和等效阻抗 Z、電感 L均發(fā)生變化，于是把位移量轉(zhuǎn)換成電量。 但由于渦流消耗部分磁場(chǎng)能量 ， 使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) u2減少 ， 當(dāng)金屬板越厚時(shí) ，損耗的能量越大 ， 輸出電動(dòng)勢(shì) u2越小 。頻率太高，貫穿深度小于被測(cè)厚度，不利于進(jìn)行厚度測(cè)量，通常選 激勵(lì)頻率為 1kHz左右 。 阻抗 Z的轉(zhuǎn)換電路一般用 電橋 ， 電感 L的轉(zhuǎn)換電路一般用 諧振電路 ，又可以分為調(diào)幅法和調(diào)頻法兩種。 諧振回路上輸出電壓 U0為： U0 = I0兩傳感器的輸出電壓之和為 2Uo，
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