【文章內(nèi)容簡介】 致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。經(jīng)推導(dǎo)可得： 上式表明，當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時，電感 L 僅僅是磁路中磁阻 Rm 的函數(shù)，改變δ或 S0均可導(dǎo)致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積 S0 的傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。 L??鐵芯線圈銜鐵? 重點： 應(yīng)變式傳感器的 測量電路 、 電感式傳感器的工作原理。 難點： 應(yīng)變式傳感器的 測量電路 。 教學(xué)手段與方法： 講述、習(xí)題 思考題、討論題、作業(yè)： 作業(yè)： 第二章 5題（ p61） 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 欒桂冬，張金鐸，金歡陽。傳感器及其應(yīng)用。西安電子科技大學(xué)出版社。 郁有文，常健，程繼紅。傳感器原理及工程應(yīng)用 (第二版 )。西安電子科技大學(xué)出版社。 傳感器及自動檢測技術(shù) 課程教案 授課題目（教學(xué)章節(jié)或主題）： 授課類型 理論課 ??2 0022 SWRWL m ?? 靈敏度 線性 裝配 氣隙 高 差 難 截面 中 中 中 螺管 低 好 易 電感式傳感器的測量電路、變磁阻式傳感器的應(yīng)用、差動變壓器式傳感器 授課時間 第 8周星期五 第 3～5 節(jié) 教學(xué)目標(biāo)或要求： 掌握電感式傳感器的測量電路； 了解變磁阻式傳感器的應(yīng)用； 掌握差動變壓器式傳 感器。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點、難點）： 基本內(nèi)容： 電感式傳感器的 測量電路 電感式傳感器的測量電路有交流電橋式、變壓器式交流電橋以及諧振式等。 變磁阻式傳感器的應(yīng)用 圖 39 變隙電感式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)壓力進(jìn)入膜盒時，膜盒的頂端在壓力 P 的作用下產(chǎn)生與壓力 P 大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動，從而使氣隙發(fā)生變化，流過線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化，電流表 A的指示值就反映了被測壓力的大小。 圖 310 為變隙式差動電感壓力傳感器。它主要由 C 形彈簧管、銜鐵、鐵芯和線圈等組成。 207。 223。 200。 166。204。 208。 190。207。 206。 204。 196。 164。 186。 208。P?U 161。 171。A207。 223。 200。 166。 1C 208。 206。 181。 175。 187。 201。 185。 220。181。 247。 187。 208。 181。193。 227。 181。 227。 194。 221。 182。164。207。 223。 200。 166。 2 207。 206。 204。 161。 171。202。 228。 179。 246。P 圖 310 變隙式差動電感壓力傳感器 當(dāng)被測壓力進(jìn)入 C 形彈簧管時， C 形彈簧管產(chǎn)生變形，其自由端發(fā)生位移，帶動與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動，使線圈 1 和線圈 2 中的電感發(fā)生大小相等、符號相反的變化。即一個電感量增大，另一個電感量減小。電感的這種變化通過電橋電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。由于輸出電壓與被測壓力之間成比例關(guān)系，所以只要用檢測儀表測量出輸出電壓，即可得知被測壓力的大小。 差動變壓器式傳感器 把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并 且次級繞組用差動形式連接，故稱差動變壓器式傳感器。 差動變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等。 差動變壓器的輸出是交流電壓，若用交流電壓表測量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映移動的方向。另外，其測量值中將包含零點殘余電壓。為了達(dá)到能辨別移動方向和消除零點殘余電壓的目的，實際測量時，常常采用差動整流電路和相敏檢波電路。 差動變壓器式傳感器可以直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。 重點： 電感式傳感器的測量電路；差動變壓器式傳感器。 難點 ： 差動變壓器式傳感器。 教學(xué)手段與方法： 講述、習(xí)題 思考題、討論題、作業(yè)： 作業(yè)： 第三章 5題（ p104） 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 欒桂冬，張金鐸，金歡陽。傳感器及其應(yīng)用。西安電子科技大學(xué)出版社。 郁有文，常健，程繼紅。傳感器原理及工程應(yīng)用 (第二版 )。西安電子科技大學(xué)出版社。 傳感器及自動檢測技術(shù) 課程教案 授課題目（教學(xué)章節(jié)或主題）： 電渦流式傳感器、電容式傳感器 授課類型 理論課 授課時間 第 9周星期五 第 3～5 節(jié) 教學(xué)目標(biāo)或要求： 了解電渦流式傳感器； 掌握電容式傳感器的工作原理、類型和等效電路 。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點、難點）： 基本內(nèi)容： 電渦流式傳感器 圖 322 電渦流式傳感器原理圖 金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。 根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流 I1 時，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場 H1，使置于此磁場中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流 I2， I2又產(chǎn)生新的交變磁場 H2。根據(jù)愣次定律， H2的作用將反抗原磁場 H1， 由于磁場 H2的作用，渦流要消耗一部分能量，導(dǎo)致傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化。由上可知，線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。電渦流效應(yīng)既與被測體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及幾何形狀有關(guān)，還與線圈的幾何參數(shù)、線圈中激磁電流頻率 f 有關(guān)，同時還與線圈與導(dǎo)體間的距離 x 有關(guān)。因此，傳感器線圈受電渦流影響時的等效阻抗 Z 的函數(shù)關(guān)系式為： Z=F(ρ ,μ ,r,f,x) (340) 式中 , r 為線圈與被測體的尺寸因子。 如果保持上式中其它參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，傳感器線圈阻抗 Z 就僅僅是這個參數(shù)的單值函數(shù) 。通過與傳感器配用的測量電路測出阻抗 Z 的變化量，即可實現(xiàn)對該參數(shù)的測量。 渦流式傳感器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，易于進(jìn)行非接觸的連續(xù)測量，靈敏度較高，適用性強(qiáng)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。它的變換量可以是位移 x ，也可以是被測材料的性質(zhì)， 其應(yīng)用大致有下列四個方向： （ 1）利用位移 x 作為變換量，也可以是被測量位移、厚度、振幅、振擺、轉(zhuǎn)速等傳感器，也可做成接近開關(guān)、計數(shù)器等； （ 2）利用材料電阻率ρ作為變換量，可以做成測量溫度、材質(zhì)判別等 傳感器； （ 3）利用導(dǎo)磁率μ作為變換量，可以做成測量應(yīng)力、硬度等傳感器； 利用變換量 x 、ρ、μ等的綜合影響，可以做成探傷裝置等。 電容式傳感器的工作原理、類型 電容式傳感器是將被測量（如尺寸、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、能在高低溫及強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境中工作等優(yōu)點。 由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為 式中 : ε —— 電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)， ε =ε 0ε r，其 中 ε 0 為真空介電常數(shù)， ε r極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)； S—— 兩平行板所覆蓋的面積； d—— 兩平行板之間的距離。 當(dāng)被測參數(shù)變化使得式（ 41）中的 S、 d 或ε發(fā)生變化時，電容量 C 也隨之變化。如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅改變其中一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。因此，電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種。 +dA?平行板電容器電力線平行板電容器電力線 電容式傳感器的等效電路 電容式傳感器的等效電路可以用圖 410 電路表示。圖中考慮了電容器的損耗和電感效應(yīng)， Rp 為并聯(lián)損耗電阻，它代表極板間 的泄漏電阻和介質(zhì)損耗。這些損耗在低頻時影響較大，隨著工作頻率增高，容抗減小，其影響就減弱。 Rs 代表串聯(lián)損耗，即代表引線電阻、電容器支架和極板電阻的損耗。電感 L 由電容器本身的電感和外部引線電感組成。 dSC ??RsLC Rp圖 410 電容式傳感器的等效電路 由等效電路可知，它有一個諧振頻率，通常為幾十兆赫。當(dāng)工作頻率等于或接近諧振頻率時，諧振頻率破壞了電容的正常作用。因此，工作頻率應(yīng)該選擇低于諧振頻率，否則電容傳感器不能正常工作。 重點： 電渦流式傳感器；電容式傳感器的工作原理、類型和等效電路 。 難點： 電容式傳感器的工 作原理、類型和等效電路。 教學(xué)手段與方法： 講述、習(xí)題 思考題、討論題、作業(yè)： 作業(yè)： 參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等）： 欒桂冬，張金鐸，金歡陽。傳感器及其應(yīng)用。西安電子科技大學(xué)出版社。 郁有文，常健，程繼紅。傳感器原理及工程應(yīng)用 (第二版 )。西安電子科技大學(xué)出版社。 傳感器及自動檢測技術(shù) 課程教案 授課題目（教學(xué)章節(jié)或主題）： 電容式傳感器 授課類型 理論課 授課時間 第 10 周星期五 第3～ 5 節(jié) 教學(xué)目標(biāo)或要求： 掌握電容式傳感器的 應(yīng)用 。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點、難點）： 基本內(nèi)容： 電容式傳感器的應(yīng)用 電容式壓力傳感器 圖 417 差