【正文】 的磁通為 φ。 ? 當(dāng)銜鐵下移 Δ 時，傳感器氣隙增大 Δ ，電感量變化為 ΔL1 2002NsL ???200002NsL ???2 2 20 0 0 0 0 0 01 0 00 0 0 0 0s s s 2( 1 )2 ( ) 2 2 2 2N N NL L L L? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ???上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 電感量的相對變化為 ? 當(dāng) 時，可將上式展開成泰勒級數(shù)形式 ? (43) ? 同理，當(dāng)銜鐵上移 時，電感量變化為 ΔL2 ? 電感量的相對變化為 ? 同樣展開成泰勒級數(shù)形式 10 0 001( ) ( )1LL???? ? ??? ??????? ?01???2210 0 0 0( ) ( )LL ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??2 0 00L L L L ????? ? ? ? ??20 0 001( ) ( )1LL???? ? ??? ??? ? ? ???? ?上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? (44) ? 忽略式 (43)或式 (44)中二次項以上的高次項，可得 ? 傳感器的靈敏度為 ? 由上式可見，變隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。它是一條雙曲線，所以非線性是較嚴(yán)重的。所以，實用中經(jīng)常采用差動式結(jié)構(gòu)。特性曲線如 圖 43所示。 ? 設(shè)線圈長度為 l、線圈的平均半徑為 r、線圈的匝數(shù)為 N、銜鐵進(jìn)入線圈的長度 la、銜鐵的半徑為 ra、鐵心的有效磁導(dǎo)率為 181。 ? 變面積式靈敏度較前者小，但線度較好，量程較大，使用比較廣泛。 ? 差動式電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩個導(dǎo)磁體的幾何尺寸及材料完全相同，兩個線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。通常將傳感器作為電橋的兩個工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以是變壓器的二次側(cè)繞組或緊耦合電感線圈。由 ；L1= L2=L；則有 Z1=Z2=Z=R’+jwL，另有 R1=R2=R。 39。 ? 圖 47所示是一個采用了帶相敏整流的交流電橋。 o 2UZUZ?? ???上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大， Z1=Z+ΔZ，則下部線圈阻抗減小， Z2=ZΔZ 。 上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 同樣可以得出結(jié)果：當(dāng)銜鐵下移時，電壓表總是反向偏轉(zhuǎn)，輸出為負(fù)。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 互感式電感傳感器是利用線圈的互感作用被測非電量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 初級繞組作為差動變壓器激勵用，相當(dāng)于變壓器的原邊，而次級繞組相當(dāng)于變壓器的副邊。即差動變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性反映被測物位移的大小與方向。負(fù)號表示的是，當(dāng)銜鐵向上移動， 為正，輸出電壓與輸入電壓反相 (相位差180176。 圖 49畫出了上述差動變壓器線圈各種排列形式。由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。 E0為零點殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。 ? (3) 減小零點殘余電壓的方法 ? 零點殘余電壓的存在，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。例如采用相敏整流電路，既可判別銜鐵移動方向又可改善輸出特性，減小零點殘余電壓。 ? 4. 差動變壓器的測量電路 ? (1) 差動整流電路 ? 差動變壓器的轉(zhuǎn)換電路，如 圖 413所示，傳感器的空載輸出電壓等于兩個次級線圈感應(yīng)電動勢之差，即 E2=E21E22。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 差動整流后的輸出電壓的線性度與不經(jīng)整流的次級輸出電壓的線性度有些不同，當(dāng)二次線圈阻抗高，負(fù)載電阻小，接入電容器進(jìn)行濾波時，其輸出線性的變化度傾向是：當(dāng)鐵心位移大時，線性靈敏度增加，利用這一特性就能夠使差動變壓器的線性范圍擴展。 ? 5. 應(yīng)用 ? 差動變壓器式傳感器的應(yīng)用非常廣泛?？蓽y量的振幅范圍為 ～ 5mm，振動頻率一般為 0～ 150 Hz。經(jīng)相敏檢波、濾波后，其輸出電壓可反映被測壓力的數(shù)值。目前，這種傳感器已廣泛用來測量位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。這些參數(shù)變化與導(dǎo)體的幾何形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、線圈的幾何參數(shù)、電流的頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離 x有關(guān)。設(shè)線圈的電阻為 R1，電感為 L1，阻抗為 Z1=R1+jωL1；短路環(huán)的電阻為 R2，電感為 L2；線圈與短路環(huán)之間的互感系數(shù)為 M。阻抗由 Z1變?yōu)?Z，常稱其變化部分為“反射阻抗”。在這種情況下，線圈與磁性材料所構(gòu)成磁路的等效磁導(dǎo)率 181。 ? 由式 (410)～式 (412)可知，線圈 金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感和品質(zhì)因數(shù)都是該系統(tǒng)互感系數(shù)平方的函數(shù)。目前所用的諧振電路有三種類型：定頻調(diào)幅式、變頻調(diào)幅式與調(diào)頻式。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 當(dāng)傳感器接近被測導(dǎo)體時，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時，由于 L增大而使諧振頻率下降 (向左偏移 )。圖 419中 R為耦合電阻，用來減小傳感器對振蕩器的影響，并作為恒流源的內(nèi)阻。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 2. 變頻調(diào)幅電路 ? 定頻調(diào)幅電路雖然有很多優(yōu)點，并獲得廣泛應(yīng)用，但線路較復(fù)雜，裝調(diào)較困難，線性范圍也不夠?qū)?。無被測導(dǎo)體時，振蕩回路的 Q值最高，振蕩電壓幅值最大，振蕩頻率為 f0。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 這種電路除結(jié)構(gòu)簡單、成本較低外，還具有靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點，因此監(jiān)控等場合常采用它。如欲以電壓作為輸出信號，則應(yīng)后接鑒頻器。為此，傳感器線圈 L可采用熱繞工藝?yán)@制在低膨脹系數(shù)材料的骨架上，并配以高穩(wěn)定的云母電容或具有適當(dāng)負(fù)溫度系數(shù)的電容 (進(jìn)行溫度補償 )作為諧振電容 C。m)。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 2. 測厚度 ? 電渦流式傳感器也可用于厚度測量。由圖可知，板厚 d=D(x1+x2)。這時，被測板厚即板厚設(shè)定值與偏差指示值的代數(shù)和。 ? 3. 測溫度 ? 在較小的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系為 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 式中 ρ ρ0—— 溫度 t1與 t0時的電阻率； ? α—— 在給定溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)。它的優(yōu)點是：不受金屬表面涂料、油、水等介質(zhì)的影響；可實現(xiàn)非接觸測量；反應(yīng)