【文章內(nèi)容簡介】 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 兩類諧振式測量電路： 諧振式調(diào)幅電路；諧振式調(diào)頻電路 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 諧振式測量電路 （ 1） 諧振式調(diào)幅電路 傳感器電感 L與電容 C、 變壓器原邊串聯(lián)在一起 ， 接入交流電源 ， 變壓器副邊輸出電壓 ，電壓的頻率與電源頻率相同 ， 而幅值隨著電感L而變化 。 輸出電壓與電感的關(guān)系曲線中 L0為諧振點(diǎn)的電感值 ， 電路靈敏度很高 ， 但線性差 ， 適用于線性度要求不高的場合 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 諧振式測量電路 （ 2） 諧振式調(diào)頻電路 調(diào)頻電路的基本原理： 傳感器電感 L的變化引起輸出電壓頻率的變化 。 通常傳感器電感 L和電容 C接入一個(gè)振蕩回路中 ， 其振蕩頻率為 當(dāng) L變化時(shí) ， 振蕩頻率隨之變化 ， 根據(jù) 頻率 的大小即可測出被測量的值 。 振蕩頻率 與 電感變化之間 具有嚴(yán)重的非線性關(guān)系 。 )2/(1 LCf ??物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 零點(diǎn)殘余電壓 自感式傳感器測量電橋電路 ， 當(dāng)兩線圈的阻抗相等 ， 即 Z1=Z2時(shí) ， 電橋平衡 ，輸出電壓為零 。 傳感器阻抗是一個(gè)復(fù)阻抗 ， 為了達(dá)到電橋平衡 ， 就要求兩線圈的電阻相等 ， 兩線圈的電感也要相等 。 實(shí)際上這種情況是不能精確達(dá)到的 ， 因而在傳感器輸入量為零時(shí) ， 電橋有一個(gè)不平衡輸出電壓 ΔUo。 在輸出電壓與活動(dòng)銜鐵位移的關(guān)系曲線圖中 ， 虛線為理論特性曲線 ， 實(shí)線為實(shí)際特性曲線 。 傳感器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為 零點(diǎn)殘余電壓 ， 記作 ΔUo。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 零點(diǎn)殘余電壓 （ 1） 零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因 零點(diǎn)殘余電壓主要由基波分量和高次諧波分量組成 。 ① 兩電感線圈的電氣參數(shù)及導(dǎo)磁體幾何尺寸不完全對稱 ， 在兩電感線圈上的電壓幅值和相位不同 ， 從而形成零點(diǎn)殘余電壓的基波分量 。 ② 傳感器導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性 （ 如鐵磁飽和 、 磁滯損耗 ） ， 使激勵(lì)電流與磁通波形不一致 ， 從而形成零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波分量 。 （ 2） 零點(diǎn)殘余電壓的影響 ① 傳感器輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏 ， 限制了分辨率的提高 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 零點(diǎn)殘余電壓 ② 在電路上進(jìn)行補(bǔ)償 。 這是一種既簡單又行之有效的方法 。 （ 2） 零點(diǎn)殘余電壓的影響 ② 零點(diǎn)殘余電壓太大 ， 使線性度變壞 ， 靈敏度下降 ， 甚至?xí)狗糯笃黠柡?，堵塞有用信號通過 ， 致使儀器不再反映被測量的變化 。 （ 3） 減小零點(diǎn)殘余電壓的措施 ① 在設(shè)計(jì)和工藝上 ， 力求做到磁路對稱 ， 鐵芯材料均勻；要經(jīng)過熱處理以除去機(jī)械應(yīng)力和改善磁性；兩線圈繞制要均勻 ， 力求幾何尺寸與電氣特性保持一致 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、變磁阻式傳感器工作原理 二、變磁阻式傳感器基本類型 三 、 變截面式自感傳感器輸出特性 四、變間隙式自感傳感器輸出特性 五、差動(dòng)式自感傳感器 六、自感式傳感器的等效電路 七、自感式傳感器的測量電路 167。 變磁阻式電感傳感器 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 第 4章 電感式傳感器 167。 變磁阻式電感傳感器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 167。 電渦流式傳感器 167。 電感式傳感器的應(yīng)用 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 差動(dòng)變壓器式互感傳感器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 基本概念 互感式傳感器： 被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器 。 M1234次級線圈 初級線圈 基本種類 有變隙式 、 變面積式和螺線管式等 。應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器 。 基本結(jié)構(gòu)： 主要包括有銜鐵 、 初級繞組 、 次級繞組和線圈框架等 。 次級繞組用差動(dòng)形式連接 ， 也差動(dòng)變壓器式傳感器 。 工作原理類似于變壓器 。 初 、 次級繞組的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化 ， 即 繞組間的互感隨被測位移的改變而變化 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 二、變隙式差動(dòng)變壓器 三 、 差動(dòng)變壓器式傳感器測量電路 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)與原理 （ 1） 螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu) 由初級線圈 ， 兩個(gè)次級線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成 。 兩個(gè)次級線圈反向串聯(lián) ， 構(gòu)成差動(dòng)式 。 根據(jù)初 、 次級線圈排列不同 ， 螺管式差動(dòng)變壓器有 二節(jié)式 、 三節(jié)式 、 四節(jié)式和五節(jié)式等形式 。 1 初級線圈； 2 次級線； 3 銜鐵； 4導(dǎo)桿 1 2 2 3 4 3 2 1 2 1 1 2 3 二節(jié)式 三節(jié)式 四節(jié)式 五節(jié)式 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)與原理 （ 2） 螺線管式差動(dòng)變壓器等效電路 在忽略鐵損 、 導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下等效電路 。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理有 變壓器兩次級繞組反向串聯(lián) ， 則差動(dòng)變壓器輸出電壓為零 。 ba EE 22 ?? ?設(shè)差動(dòng)變壓器中初級線圈的匝數(shù)為W1， 兩個(gè)次級線圈的匝數(shù)分別為 W1a和W1b。 當(dāng)初級繞組加以激勵(lì)電壓時(shí) ， 根據(jù)變壓器的工作原理 ， 在兩個(gè)次級繞組中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢 。 若工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱 ,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí) ， 必然會(huì)使兩互感系數(shù)相等 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 螺線管式差動(dòng)變壓器輸出特性 當(dāng)銜鐵移向次級繞組 L2a邊 ， 互感 Ma增大 ， Mb減小 ， 因而次級繞組 L2a內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢大于次級繞組內(nèi) L2b的感應(yīng)電動(dòng)勢 ， 差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢不為零 。 在傳感器的量程內(nèi) ， 銜鐵位移越大 ，差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢就越大 。 當(dāng)次級兩繞組反向串聯(lián) 、 次級開路時(shí)差動(dòng)變壓器輸出電壓為 ? ?111222 Ljr UMMjEEU baba ?? ? ????? ????當(dāng)銜鐵移向次級繞組 L2b邊 ， 差動(dòng)輸出電動(dòng)勢仍不為零 ， 但移動(dòng)方向改變 ，輸出電動(dòng)勢反相 。 差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢的大小和相位可知道銜鐵位移的大小和方向 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 螺線管式差動(dòng)變壓器輸出特性 ? ?1112 LjrUMMjU ba?????? ??輸出電壓的有效值為 因此 ， 只要求出互感和對活動(dòng)銜鐵位移 x的關(guān)系式 ， 即可得到螺線管式差動(dòng)變壓器的基本特性表達(dá)式 。 ? ?? ? 212112 LrUMMU ba?????當(dāng)激磁電壓的幅值和角頻率 、 初級繞組的直流電阻及電感為定值時(shí) ， 差動(dòng)變壓器輸出電壓僅僅是初級繞組與兩個(gè)次級繞組之間互感之差的函數(shù) 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 167。 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 螺線管式差動(dòng)變壓器輸出特性 （ 1） 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) ， 使線圈的磁通發(fā)生變化 ， 直接影響輸出電勢 。適當(dāng)選擇頻率 ， 頻率波動(dòng)的影響不大 。 （ 2） 溫度變化的影響 環(huán)境溫度的變化 ， 引起線圈及導(dǎo)磁體磁導(dǎo)率變化 ， 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 。 （ 3） 零點(diǎn)殘余電壓的影響 實(shí)際上 ， 當(dāng)使用橋式電路時(shí)在零點(diǎn)有從零點(diǎn)幾 mV到數(shù)十 mV的殘余電壓 。 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王殿生 制作 EXIT 《 傳感器原理及應(yīng)用 》 一、螺線管式差動(dòng)變壓器 二、變隙式差動(dòng)變壓器 三 、 差動(dòng)變壓器式傳感器測量電路 16