【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 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 當 W》 R 時， ? 上式表明輸出電壓與銜鐵位移量成正比。 ? 對于差動變壓器，當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同。其中 E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。 ? 選用合適的測量電路。 圖 413(c)、 (d)用在連結(jié)高阻抗負載的場合，是電壓輸出型差動整流電路。用于測定振動物體的頻率和振幅時其激磁頻率必須是振動頻率的 10倍以上，這樣可以得到精確的測量結(jié)果。其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，并能進行非接觸測量，適用范圍廣。這樣，線圈與被測導(dǎo)體便等效為相互耦合的兩個線圈，如 圖 418所示。當金屬導(dǎo)體是磁性材料時，影響 Q值的還有磁滯損耗與磁性材料對等效電感的作用。 ? 測量電路 ? 根據(jù)電渦流式傳感器的工作原理，其測量電路有三種：諧振電路、電橋電路與 Q值測量電路，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， 而是各諧振曲線峰點的連線。 ? 提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個措施。通過浮子與杠桿帶動渦流板上下位移，由電渦流式傳感器發(fā)出信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。測量不同厚度的板材時，可通過調(diào)節(jié)距離 D來改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。 ? 圖 424所示為一種測量液體或氣體介質(zhì)溫度的電渦流式傳感器。目前已制成熱慣性時間常數(shù)僅1ms的電渦流溫度計。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 除上述非接觸式測板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測量儀、接觸式金屬或非金屬板厚測量儀。測板厚時，金屬板材厚度的變化相當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穩(wěn)定性。必須指出，該電路用于被測導(dǎo)體為軟磁材料時，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)對渦流效應(yīng)的作用相當于在振蕩器中加入負反饋，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式振蕩回路。當被測導(dǎo)體為非軟磁材料時則反之 (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) 差動相敏檢波電路 ? 圖 414所示是差動相敏檢波電路的一種形式。 上一頁 下一頁 返回 互感式電感傳感器 ? 采用補償線路減小零點殘余電壓。 ? 3. 零點殘余電壓 ? (1) 零點殘余電壓 ? 當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。當銜鐵移向二次繞組 L21一邊，這時互感 M1大， M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組 L22內(nèi)感應(yīng)電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。 )；當銜鐵向下移動時， 為負，輸出與輸入同相。當初級線圈加以適當頻率的電壓激勵 時，在兩個次級線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 E21和 E22。 ? 可見采用帶相敏整流的交流電橋，輸出信號既能反映位移大小又能反映位移的方向。差動電感式傳感器的兩個線圈作為交流電橋相鄰的兩個工作臂，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形式，則在工作時， Z1=Z+ΔZ和 Z2=ZΔZ，當ZL→∞ 時，電橋的輸出電壓為 39。 ? 差動式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性度、提高靈敏度外，對溫度變化、電源頻率變化等影響也可以進行補償，從而減少了外界影響造成的誤差。m。差動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 Δd 占很小時，忽略高次項的存在，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 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 當銜鐵上移，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 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。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。 圖 49畫出了上述差動變壓器線圈各種排列形式。 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。 ? (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。 ? 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。 ? 5. 應(yīng)用 ? 差動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 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 當傳感器接近被測導(dǎo)體時，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。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。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。如欲以電壓作為輸出信號，則應(yīng)后接鑒頻器。m)。由圖可知，板厚 d=D(x1+x2)。 ? 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