第4章電感式傳感器(編輯修改稿)
2025-08-16 10:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ttt1U?2U?2i1i4i3iMit第 4 章 電感式傳感器 三 、 誤差因素分析 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 。 溫度變化的影響 周圍環(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 。 第 4 章 電感式傳感器 零點(diǎn)殘余電壓 當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(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 e2 x x e20 第 4 章 電感式傳感器 消除零點(diǎn)殘余電壓方法： 1． 從設(shè)計(jì)和工藝上保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱性 為保證線圈和磁路的對(duì)稱性 ， 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 。 2． 選用合適的測(cè)量線路 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置時(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。 e2 +x x 2 1 0 相敏檢波后的輸出特性 第 4 章 電感式傳感器 四 、 互感式傳感器的應(yīng)用 測(cè)量振動(dòng) 、 厚度 、 應(yīng)變 、 壓力 、 加速度等各種物理量 。 1. 差動(dòng)變壓器式加速度傳感器 穩(wěn)壓電源 振蕩器 檢波器 濾波器 (b) (a) ～ 220V 加速度 a方向 a 輸出 1 2 1 1 彈性支承 2 差動(dòng)變壓器 第 4 章 電感式傳感器 用于測(cè)定振動(dòng)物體的頻率和振幅時(shí)其激磁頻率必須是振動(dòng)頻率的十倍以上 ， 才能得到精確的測(cè)量結(jié)果 。 可測(cè)量的振幅為(～ 5)mm， 振動(dòng)頻率為 (0～ 150)Hz。 差動(dòng)變壓器式傳感器可以直接用于位移測(cè)量 ， 也可以測(cè)量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量 ， 如振動(dòng) 、 加速度 、 應(yīng)變 、 比重 、 張力和厚度等 。 它由懸臂梁和差動(dòng)變壓器構(gòu)成 。 測(cè)量時(shí) ， 將懸臂梁底座及差動(dòng)變壓器的線圈骨架固定 ， 而將銜鐵的 A端與被測(cè)振動(dòng)體相連 ， 此時(shí)傳感器作為加速度測(cè)量中的慣性元件 ， 它的位移與被測(cè)加速度成正比 ， 使加速度測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y(cè)量 。 當(dāng)被測(cè)體帶動(dòng)銜鐵以 Δx(t)振動(dòng)時(shí) ， 導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的輸出電壓也按相同規(guī)律變化 。 第 4 章 電感式傳感器 2. 微壓力變送器 將差動(dòng)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 。 1接頭 2 膜盒 3 底座 4 線路板 5 差動(dòng)變壓器 6 銜鐵 7 罩殼 1 2 3 4 5 6 7 ～ 220V V 振蕩器 穩(wěn)壓電源 差動(dòng)變壓器 相敏檢波電路 這種變送器可分檔測(cè)量 (–5 105～ 6 105)N/m2壓力，輸出信號(hào)電壓為 (0～ 50)mV，精度為 。 第 4 章 電感式傳感器 第三節(jié) 電渦流式傳感器 一、基本工作原理 電渦流效應(yīng)： 根據(jù)法拉第定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生漩渦狀的感應(yīng)電流，成為電渦流，這種現(xiàn)象稱為“電渦流效應(yīng)”。 特點(diǎn)：能對(duì)位移、厚度、表面溫度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量。 第 4 章 電感式傳感器 工作原理 ～1I?1H?傳 感 器 激 勵(lì) 線 圈( a )( b )2H?2I?被 測(cè) 金 屬 導(dǎo) 體傳 感 器 激 勵(lì) 電 流 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(shí) ， 線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng) H1， 使置于此磁場(chǎng)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(chǎng) H2。 根據(jù)愣次定律 ， H2的作用將反抗原磁場(chǎng) H1， 由于磁場(chǎng) H2的作用 ， 渦流要消耗一部分能量 ， 導(dǎo)致傳感器線
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