傳感器與檢測(cè)技術(shù) 52 力敏傳感器-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 1239。 一般差動(dòng)變隙式自感傳感器 Δlδ/lδ＝ ～ ， 可使傳感器非線性誤差在 3％ 左右 。 當(dāng)用恒流源激勵(lì)時(shí) ， 則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關(guān) 。實(shí)際上由于磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻 ， 輸入量與輸出量之間關(guān)系非線性的 。 2lc Δlc 2l 線圈 Ⅱ 線圈 Ⅰ r x H（ ） IN l 差動(dòng)螺旋管式 自感 傳感器 (a)結(jié)構(gòu)示意圖 (b)磁場(chǎng)分布曲線 x(l) (a) (b) 綜上所述 ， 螺管式自感傳感器的特點(diǎn)： ① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 制造裝配容易； ② 由于空氣間隙大 ， 磁路的磁阻高 ， 因此靈敏度低 ，但線性范圍大； ③ 由于磁路大部分為空氣 ， 易受外部磁場(chǎng)干擾； ④ 由于磁阻高 ， 為了達(dá)到某一自感量 ， 需要的線圈匝數(shù)多 ， 因而線圈分布電容大； ⑤要求線圈框架尺寸和形狀必須穩(wěn)定，否則影響其線性和穩(wěn)定性。Z Z2為工作臂，即線圈阻抗， R R2為電橋的平衡臂 電橋平衡條件： 設(shè) Z1=Z2=Z=RS+jωL； R1=R2=R RS1=RS2=RS； L1=L2=L E為橋路電源， ZL是負(fù)載阻抗。 但在實(shí)際工作時(shí) ， △ RS/RS一般很小 ， 所以要求線圈有高的品質(zhì)因數(shù) 。 SSRRE ?2Z1 Z2 USC E/2 E/2 E 變壓器電橋原理圖 I 變壓器電橋 平衡臂為變壓器的兩個(gè)副邊 ， 當(dāng)負(fù)載阻抗為無(wú)窮大時(shí) ，流入工作臂的電流為 21 ZZEI??2121221 22 ZZZZEEZZZEUSC ??????初始 Z1=Z2=Z=RS+jωL，故平衡時(shí)， USC=0。 優(yōu)點(diǎn) ：這種電橋與電阻平衡電橋相比 ， 元件少 ， 輸出阻抗小 ， 橋路開(kāi)路時(shí)電路呈線性； 缺點(diǎn) ：變壓器副邊不接地 ， 易引起來(lái)自原邊的靜電感應(yīng)電壓 ， 使高增益放大器不能工作 。 。 3 2 1 2 1 2 1 1 2 (a) (b) (c) (d) 1 2 1 1 2 差動(dòng)變壓器線圈各種排列形式 1 初級(jí)線圈； 2 次級(jí)線圈； 3 銜鐵 3 三節(jié)式的零點(diǎn)電位較小，二節(jié)式比三節(jié)式靈敏度高、線性范圍大，四節(jié)式和五節(jié)式改善了傳感器線性度。 因此空載輸出電壓 在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓 e21和 e22，其值分別為 ? ?? ? 21211212 LReMMe?????? ? ? ?22212221 LLjRRZ ???? ??? ? ? ? 2222122221 LLRRZ ?? ????其幅數(shù) 輸出阻抗 或 副 Ⅰ 0 e2 e2 e21 e22 x 副 Ⅱ 原線圈 差動(dòng)變壓器輸出電勢(shì) e2與銜鐵位移 x的關(guān)系。 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 。 零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因： ① 基波分量 。 高次諧波分量主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性 引起 。 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。 ～ e1 e2 C R ～ e1 e2 C R (a) (b) 調(diào)相位式殘余電壓補(bǔ)償電路 ② 并聯(lián)電位器 W用于電氣調(diào)零 ， 改變兩次級(jí)線圈輸出電壓的相位 ， 如圖所示 。 電路如圖 。 如傳感器的一個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性 ， 在 f點(diǎn)為 “ ＋ ” ，e點(diǎn)為 “ –”， 則電流路徑是 fgdche（ 參看圖 a） 。 輸出的電壓波形見(jiàn)圖 （ b） ， 其值為 USC=eab＋ ecd。 圖中調(diào)制電壓 er和 e同頻 ， 經(jīng)過(guò)移相器使 er和 e保持同相或反相 ， 且滿足 ere。 當(dāng) er負(fù)半周時(shí) ， R i1 ～ e1 R1 R2 e21 e22 C2 C1 er 移相器 D1 D4 D3 D2 C D A B i3 i2 i4 e UCD=R0(i4i3)0 ，因此鐵芯上移時(shí)輸出電壓 UCD0 。 （ 四 ） 應(yīng)用 測(cè)量振動(dòng) 、 厚度 、 應(yīng)變 、 壓力 、 加速度等各種物理量 。 ～ 220V 1接頭 2 膜盒 3 底座 4 線路板 5 差動(dòng)變壓器 6 銜鐵 7 罩殼 V 振蕩器 穩(wěn)壓電源 差動(dòng)變壓器 相敏檢波電路 1 2 3 4 5 6 7 這種變送器可分檔測(cè)量 (–5 105～ 6 105)N/m2壓力，輸出信號(hào)電壓為 (0～ 50)mV，精度為 。 即渦流穿透深度愈小 ， 其穿透深度 h可表示 ρ—導(dǎo)體電阻率 (Ω fh r??5 0 3 0?（ 一 ） 結(jié)構(gòu)和工作原理 主要由一個(gè)安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成 。從能量角度來(lái)看，在被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)存在著電渦流損耗（當(dāng)頻率較高時(shí)，忽略
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