電渦流位移傳感器設(shè)計(jì)電渦流位移傳感器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 00:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程度取決于被測(cè)金屬導(dǎo)體的電阻率ρ，磁導(dǎo)率μ，線圈與金屬導(dǎo)體的距離x，以及線圈激勵(lì)電流的頻率f等參數(shù)。如果只改變上述參數(shù)中的一個(gè)，而其余參數(shù)保持不變，則阻抗Z就成為這個(gè)變化參數(shù)的單值函數(shù)，從而確定該參數(shù)的大小。電渦流傳感器的工作原理，如圖22所示： 電渦流傳感器等效電路分析為了便于分析，把被測(cè)金屬導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個(gè)短路環(huán)中的電流，這樣就可以得到如圖23所示的等效電路。圖中R1，L1為傳感器探頭線圈的電阻和電感，短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其中R2，L2為被測(cè)導(dǎo)體的電阻和電感。探頭線圈和導(dǎo)體之間存在一個(gè)互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距離的減小而增大。U1為激勵(lì)電壓，根據(jù)基爾霍夫電壓平衡方程式，上圖等效電路的平衡方程式如下：經(jīng)求解方程組，可得I1和I2表達(dá)式：由此可得傳感器線圈的等效阻抗為:從而得到探頭線圈等效電阻和電感。通過式（24）的方程式可見：渦流的影響使得線圈阻抗的實(shí)部等效電阻增加，而虛部等效電感減小，從而使線圈阻抗發(fā)生了變化，這種變化稱為反射阻抗作用。所以電渦流傳感器的工作原理，實(shí)質(zhì)上是由于受到交變磁場影響的導(dǎo)體中產(chǎn)生的電渦流起到調(diào)節(jié)線圈原來阻抗的作用。因此，通過上述方程組的推導(dǎo)，可將探頭線圈的等效阻抗Z表示成如下一個(gè)簡單的函數(shù)關(guān)系：其中，x為檢測(cè)距離；μ為被測(cè)體磁導(dǎo)率；ρ為被測(cè)體電阻率；f為線圈中激勵(lì)電流頻率。所以，當(dāng)改變?cè)摵瘮?shù)中某一個(gè)量，而固定其他量時(shí)，就可以通過測(cè)量等效阻抗Z的變化來確定該參數(shù)的變化。在目前的測(cè)量電路中，有通過測(cè)量ΔL或ΔZ等來測(cè)量x ,ρ,μ,f的變化的電路。 電渦流傳感器測(cè)量電路原理電渦流傳感器常用的測(cè)量電路有電橋電路和諧振電路，阻抗Z的測(cè)量一般用電橋，電感L的測(cè)量電路一般用諧振電路，其中諧振電路又分為調(diào)頻式和調(diào)幅式電路。本設(shè)計(jì)采用渦流轉(zhuǎn)換器，其工作原理是諧振式調(diào)幅電路。 渦流轉(zhuǎn)換器等效電路圖 圖1 從渦流轉(zhuǎn)換的等效電流圖可分析出線圈震蕩電流有渦流轉(zhuǎn)換器提供。是由其中的西勒振蕩電路提供震蕩電流。下圖為西勒振蕩電路。 西勒震蕩電路圖 圖2西勒振蕩器是一種改進(jìn)型的電容反饋振蕩器， 它是克拉波電路的改進(jìn)電路。這種電路頻率穩(wěn)定性高。因?yàn)榭赏ㄟ^C4改變振蕩頻率，且接入系數(shù)不受C4影響，所以在整個(gè)波段中振蕩振幅比較平穩(wěn)。真兩點(diǎn)使西勒電路的頻率能在比較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。西勒振蕩電路的頻率為 。式中， 。其中，；當(dāng)及時(shí)，振蕩頻率為 ,與受輸入輸出電容（包括閑散電容）影響的與 無關(guān)，因此提高了振蕩頻率的穩(wěn)定性。西勒振蕩電路的振蕩頻率可以通過改變來調(diào)整。因比克拉波電路取值大！故頻率覆蓋系數(shù)大，易調(diào)整，頻率穩(wěn)定度高，實(shí)際應(yīng)用較多。 西勒振蕩等效電路圖 圖3上圖為在實(shí)際應(yīng)用中的西勒電路改進(jìn)型，在實(shí)際應(yīng)用中可用可調(diào)電感，而可調(diào)電容換成固定電容。在
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