【正文】 1 1 1 2 1 1 2/ , /ssI W R I W R???φ φ11o 1 2 1 2 0 222j ( ) j ( )U M M I I W W s ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ???2102211o 11 2112jj WsWWU I L I?????? ? ?? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ?sr1112 ( j )UIRL???? ?sr2o 111 1 12j2 ( j )W UULW R L?????? ????上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 互感式電感傳感器 ? 當(dāng) W》 R 時(shí)， ? 上式表明輸出電壓與銜鐵位移量成正比。 ? 對(duì)于差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同。其中 E2的實(shí)線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的輸出特性。 ? 選用合適的測(cè)量電路。 圖 413(c)、 (d)用在連結(jié)高阻抗負(fù)載的場(chǎng)合，是電壓輸出型差動(dòng)整流電路。用于測(cè)定振動(dòng)物體的頻率和振幅時(shí)其激磁頻率必須是振動(dòng)頻率的 10倍以上，這樣可以得到精確的測(cè)量結(jié)果。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，并能進(jìn)行非接觸測(cè)量，適用范圍廣。這樣，線圈與被測(cè)導(dǎo)體便等效為相互耦合的兩個(gè)線圈，如 圖 418所示。當(dāng)金屬導(dǎo)體是磁性材料時(shí)，影響 Q值的還有磁滯損耗與磁性材料對(duì)等效電感的作用。 ? 測(cè)量電路 ? 根據(jù)電渦流式傳感器的工作原理，其測(cè)量電路有三種：諧振電路、電橋電路與 Q值測(cè)量電路，這里主要介紹諧振電路。 ? LC回路諧振頻率的偏移如圖 420所示。圖中源極輸出器是為減小振蕩器的負(fù)載而加。所不同的是，振蕩器輸出電壓不是各諧振曲線與 f0的交點(diǎn)， 而是各諧振曲線峰點(diǎn)的連線。 ? 提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個(gè)措施。通過(guò)浮子與杠桿帶動(dòng)渦流板上下位移，由電渦流式傳感器發(fā)出信號(hào)控制電動(dòng)泵的開(kāi)啟而使液位保持一定。測(cè)量不同厚度的板材時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)距離 D來(lái)改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。 ? 圖 424所示為一種測(cè)量液體或氣體介質(zhì)溫度的電渦流式傳感器。目前已制成熱慣性時(shí)間常數(shù)僅1ms的電渦流溫度計(jì)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 電渦流式傳感器 ? 除上述非接觸式測(cè)板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測(cè)量?jī)x、接觸式金屬或非金屬板厚測(cè)量?jī)x。測(cè)板厚時(shí)，金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離的變化，即板厚的變化。此外，提高傳感器探頭的靈敏度也能提高儀器的相對(duì)穩(wěn)定性。必須指出，該電路用于被測(cè)導(dǎo)體為軟磁材料時(shí)，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)對(duì)渦流效應(yīng)的作用相當(dāng)于在振蕩器中加入負(fù)反饋，因而能獲得很寬的線性范圍。因此，人們又研究了一種變頻調(diào)幅電路，這種電路的基本原理是將傳感器線圈直接接入電容三點(diǎn)式振蕩回路。當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體為非軟磁材料時(shí)則反之 (向右偏移 )。 ? 1. 定頻調(diào)幅電路 ? 圖 419為電路原理框圖。e的變化將影響 L。 M隨它們之間的距離 x減小而增大。 ? 工作原理 ? 如 圖 417所示，有一通以交變電流的傳感器線圈。 ? 將差動(dòng)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。 ? (2) 差動(dòng)相敏檢波電路 ? 圖 414所示是差動(dòng)相敏檢波電路的一種形式。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 互感式電感傳感器 ? 采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電壓。 ? 3. 零點(diǎn)殘余電壓 ? (1) 零點(diǎn)殘余電壓 ? 當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組 L21一邊，這時(shí)互感 M1大， M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組 L22內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。 )；當(dāng)銜鐵向下移動(dòng)時(shí)， 為負(fù)，輸出與輸入同相。當(dāng)初級(jí)線圈加以適當(dāng)頻率的電壓激勵(lì) 時(shí)，在兩個(gè)次級(jí)線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E21和 E22。 ? 可見(jiàn)采用帶相敏整流的交流電橋，輸出信號(hào)既能反映位移大小又能反映位移的方向。差動(dòng)電感式傳感器的兩個(gè)線圈作為交流電橋相鄰的兩個(gè)工作臂，指示儀表是中心為零刻度的直流電壓表或數(shù)字電壓表。由于電橋工作臂是差動(dòng)形式，則在工作時(shí)， Z1=Z+ΔZ和 Z2=ZΔZ，當(dāng)ZL→∞ 時(shí)，電橋的輸出電壓為 39。 ? 差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性度、提高靈敏度外，對(duì)溫度變化、電源頻率變化等影響也可以進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少了外界影響造成的誤差。m。差動(dòng)變隙式電感傳感器的線性工作范圍一般 ? 取 。線圈電感與氣隙長(zhǎng)度的關(guān)系為非線性關(guān)系，非線性度隨氣隙變化量的增大而增大，只有當(dāng) Δd 占很小時(shí)，忽略高次項(xiàng)的存在，可得近似的線性關(guān)系 〔 這里未考慮漏磁的影響 )。在鐵心和銜鐵之間有空氣隙 ，線圈匝數(shù)N，每匝線圈產(chǎn)生的磁通為 φ。它是一條雙曲線，所以非線性是較嚴(yán)重的。特性曲線如 圖 43所示。 ? 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。通常將傳感器作為電橋的兩個(gè)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。 39。 o 2UZUZ?? ???上一頁(yè) 下一頁(yè) 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(yè) 下一頁(yè) 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(cè)非電量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化。即差動(dòng)變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性反映被測(cè)物位移的大小與方向。 圖 49畫(huà)出了上述差動(dòng)變壓器線圈各種排列形式。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 互感式電感傳感器 ? 因此通過(guò)差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。 ? (3) 減小零點(diǎn)殘余電壓的方法 ? 零點(diǎn)殘余電壓的存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測(cè)量帶來(lái)誤差，此值的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。 ? 4. 差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路 ? (1) 差動(dòng)整流電路 ? 差動(dòng)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(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差，即 E2=E21E22。 ? 5. 應(yīng)用 ? 差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用非常廣泛。經(jīng)相敏檢波、濾波后，其輸出電壓可反映被測(cè)壓力的數(shù)值。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(cè)導(dǎo)體間的距離 x有關(guān)。阻抗由 Z1變?yōu)?Z，常稱其變化部分為“反射阻抗”。 ? 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)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 電渦流式傳感器 ? 當(dāng)傳感器接近被測(cè)導(dǎo)體時(shí)，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。圖 419中 R為耦合電阻，用來(lái)減小傳感器對(duì)振蕩器的影響，并作為恒流源的內(nèi)阻。無(wú)被測(cè)導(dǎo)體時(shí)，振蕩回路的 Q值最高，振蕩電壓幅值最大，振蕩頻率為 f0。如欲以電壓作為輸出信號(hào)，則應(yīng)后接鑒頻器。m)。由圖可知，板厚 d=D(x1+x2)。 ? 3. 測(cè)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(yè) 下一頁(yè) 返回 電渦流式傳感器 ? 式中 ρ ρ0—— 溫度 t1與 t0時(shí)的電阻率； ? α—— 在給定溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系