電感式傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 05:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵位移越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。 當(dāng) 銜鐵移向次級(jí)繞組 LS2一邊 ，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)仍不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢(shì)反相。 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 。 當(dāng)次級(jí)開(kāi)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。其中 x表示銜鐵偏離中心位臵的距離。 0 x Ｕ ０ 圖 412 差動(dòng)變壓器輸出特性 激勵(lì)電壓幅值與頻率的影響 激勵(lì)電源電壓幅值的波動(dòng) ， 會(huì)使線圈激勵(lì)磁場(chǎng)的磁通發(fā)生變化 ， 直接影響輸出電勢(shì) 。 而頻率的波動(dòng) ， 只要適當(dāng)?shù)剡x擇頻率 ， 其影響不大 。 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?chē)h(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 。 當(dāng)線圈品質(zhì)因數(shù)較低時(shí) ， 影響更為嚴(yán)重 ， 因此 ， 采用 恒流源 激勵(lì)比恒壓源激勵(lì)有利 。 適當(dāng)提高線圈品質(zhì)因數(shù)并采用差動(dòng)電橋可以減少溫度的影響 。 零點(diǎn)殘余電壓 當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位臵時(shí) ， 理想條件下其輸出電壓為零 。 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(chēng)為 零點(diǎn)殘余電壓 。 如圖是擴(kuò)大了的零點(diǎn)殘余電壓的輸出特性 。 零點(diǎn)殘余電壓的存在造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)；零點(diǎn)殘余電壓輸入放大器內(nèi)會(huì)使放大器末級(jí)趨向飽和 ，影響電路正常工作等 。 0 Ｕ ０ x Ｕ Ｚ 1． 從設(shè)計(jì)和工藝上保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性 為保證線圈和磁路的對(duì)稱(chēng)性 ， 首先 ， 要求提高加工精度 ， 線圈選配成對(duì) ， 采用磁路可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 。 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 。 并應(yīng)經(jīng)過(guò)熱處理 ， 消除殘余應(yīng)力 ， 以提高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性 。 由高次諧波產(chǎn)生的因素可知 ， 磁路工作點(diǎn)應(yīng)選在磁化曲線的線性段 。 消除零點(diǎn)殘余電壓方法： 采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動(dòng)方向，而且把銜鐵在中間位臵時(shí)，因高次諧波引起的零點(diǎn)殘余電壓消除掉。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。 U0 +x x 2 1 0 相敏檢波后的輸出特性 2．選用合適的測(cè)量線路 差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路 1. 差動(dòng)整流電路 圖 414 全波差動(dòng)整流電路 R2 圖 415 全波差動(dòng)整流電路電壓波形 R1 a b h g c f d e 1U?0U?hgdcghdc UUUUU ????0無(wú)論次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，整流電路的輸出電壓 U0始終等于 R R2兩個(gè)電阻上的電壓差。 根據(jù)半導(dǎo)體二級(jí)管 單向?qū)?原理 。 若傳感器的一個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性在e點(diǎn)為 “ ＋ ” ， f點(diǎn)為 “ – ” ， 則電流路徑是eacdbf。 反之 ， 如 e點(diǎn)為 “ – ” ， f點(diǎn)為 “ ＋ ” ，則電流路徑是 fbcdae。 可見(jiàn) ， 無(wú)論次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何 ， 通過(guò)電阻 R1上的電流總是從 c到 d 。 同理 ， 分析另一個(gè)次級(jí)線圈的輸出情況可知：通過(guò)電阻 R2上的電流總是從 g到 h 。 輸出電壓 U0始終等于 R R2兩個(gè)電阻上的電壓差 。 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。 容易做到輸出平衡 ， 便于阻抗匹配 。 圖中比較電壓 Ｕ ２ 和 Ｕ １ 同頻 ， 經(jīng)過(guò)移相器使 Ｕ ２ 和 Ｕ １ 保持同相或反相 ， 且滿足 Ｕ ２ ＞＞ Ｕ １ 。 2． 二級(jí)管相敏檢波電路 D2 u1 u2 R RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 e1 e2 1U? 2U?u1 u2 R RL R D3 D2 D1 D4 R R T1 T2 0U ?1? 2U?當(dāng)銜鐵在中間位臵時(shí) ， 位移 x（ t） = 0， 傳感器輸出電壓 Ｕ １ =0,只有 Ｕ ２ 起作用 。 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 。流經(jīng) RL的電流為 i０ = i４ － i３ =０ 負(fù)半周時(shí) L2 RRui?? 1L1 R
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