傳感器與檢測(cè)技術(shù)52力敏傳感器-資料下載頁(yè)
2024-10-19 10:45本頁(yè)面
【正文】 反映移動(dòng)的方向 ， 因此常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路進(jìn)行測(cè)量 。 差動(dòng)整流電路 根據(jù)半導(dǎo)體二級(jí)管單向?qū)ㄔ磉M(jìn)行解調(diào)的 。 如傳感器的一個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性 ， 在 f點(diǎn)為 “ ＋ ” ，e點(diǎn)為 “ –”， 則電流路徑是 fgdche（ 參看圖 a） 。 反之 ，如 f點(diǎn)為 “ –”， e點(diǎn)為 “ ＋ ” ， 則電流路徑是 ehdcgf。 可見 ，無論次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何 ， 通過電阻 R的電流總是從 d到 c。 同理可分析另一個(gè)次級(jí)線圈的輸出情況 。 輸出的電壓波形見圖 （ b） ， 其值為 USC=eab＋ ecd。 全波整流電路和波形圖 ～ e1 R R c a b h g f d e USC 銜鐵在 零位以下 eab t t t eab t t t eab t ecd t USC t ecd USC USC ecd 銜鐵在 零位以上 銜鐵在 零位 (b) (a) 在 f點(diǎn)為 “ ＋ ” ，則電流路徑是fgdche (參看圖 a)。反之，如 f點(diǎn)為“ –” ，則電流路徑是 ehdcgf。 相敏檢波電路 容易做到輸出平衡 ， 便于阻抗匹配 。 圖中調(diào)制電壓 er和 e同頻 ， 經(jīng)過移相器使 er和 e保持同相或反相 ， 且滿足 ere。 調(diào)節(jié)電位器 R可調(diào)平衡 ， 圖中電阻 R1=R2=R0， 電容 C1=C2=C0， 輸出電壓為 UCD。 當(dāng)鐵芯在中間時(shí) ,e=0,只有 er起作用 ， 輸出電壓 UCD＝ 0。 若鐵芯上移 ，e≠ 0， 設(shè) e和 er同相位 ， 由于 ere， 故 er正半周時(shí) D D2仍導(dǎo)通 ，但 D1回路內(nèi)總電勢(shì)為 er＋ e， 而 D2回路內(nèi)總電勢(shì)為 er－ e， 故回路電流 i1＞ i2輸出電壓 UCD=R0（ i1–i2） 0。 當(dāng) er負(fù)半周時(shí) ， R i1 ～ e1 R1 R2 e21 e22 C2 C1 er 移相器 D1 D4 D3 D2 C D A B i3 i2 i4 e UCD=R0(i4i3)0 ，因此鐵芯上移時(shí)輸出電壓 UCD0 。當(dāng)鐵芯下移時(shí) ， e和 er 相位相反 。同理可得 UCD0 。 由此可見 ， 該電路能判別鐵芯移動(dòng)的方向 。 （ 四 ） 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 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。 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 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 。 ～ 220V 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 V 振蕩器 穩(wěn)壓電源 差動(dòng)變壓器 相敏檢波電路 1 2 3 4 5 6 7 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 。 三 、 電渦流式傳感器 當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場(chǎng)或在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 導(dǎo)體上引起感生電流 ie， 此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合 ， 稱為渦流 。 渦流大小與 導(dǎo)體電阻率 ρ、 磁導(dǎo)率 μ 以及產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的線圈與被測(cè)體之間 距離 x， 線圈激勵(lì)電流的 頻率 f有關(guān) 。 顯然磁場(chǎng)變化頻率愈高 ， 渦流的集膚效應(yīng)愈顯著 。 即渦流穿透深度愈小 ， 其穿透深度 h可表示 ρ—導(dǎo)體電阻率 (Ωcm)； μr—導(dǎo)體相對(duì)磁導(dǎo)率； f—交變磁場(chǎng)頻率 (Hz)。 可見 ， 渦流穿透深度 h和激勵(lì)電流頻率 f有關(guān) ， 所以渦流傳感器根據(jù)激勵(lì)頻率： 高頻反射式 或 低頻透射 式兩類 。 目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用廣泛 。 fh r??5 0 3 0?（ 一 ） 結(jié)構(gòu)和工作原理 主要由一個(gè)安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成 。 此線圈可以粘貼于框架上 ， 或在框架上開一條槽溝 ， 將導(dǎo)線繞在槽內(nèi) 。 下圖為 CZF1型渦流傳感器的結(jié)構(gòu)原理 ， 它采取將導(dǎo)線繞在聚四氟乙烯框架窄槽內(nèi) ， 形成線圈的結(jié)構(gòu)方式 。 1 2 3 4 5 6 1 線圈 2 框架 3 襯套 4 支架 5 電纜 6 插頭 ie d M ～ Φｎ Φｉ 電渦流傳感器原理圖 傳感器線圈由高頻信號(hào)激勵(lì)，使它產(chǎn)生一個(gè)高頻交變磁場(chǎng) φi，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體靠近線圈時(shí)，在磁場(chǎng)作用范圍的導(dǎo)體表層，產(chǎn)生了與此磁場(chǎng)相交鏈的電渦流 ie，而此電渦流又將產(chǎn)生一交變磁場(chǎng) φe阻礙外磁場(chǎng)的變化。從能量角度來看，在被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)存在著電渦流損耗（當(dāng)頻率較高時(shí)，忽略磁損耗）。能量損耗使傳感器的 Q值和等效阻抗 Z降低，因此當(dāng)被測(cè)體與傳感器間的距離 d改變時(shí)，傳感器的 Q值和等效阻抗 Z、電感 L均發(fā)生變化，于是把位移量轉(zhuǎn)換成電量。這便是電渦流傳感器的基本原理。
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