【正文】 ? ?1 0 1 01 ( )tt? ? ?? ? ?上一頁 返回 圖 41 變隙式傳感器及其輸出特性 返回 圖 42 變面積式電感傳感器 返回 圖 43 變面積型式電感傳感器特性曲線 返回 圖 44 螺管式電感傳感器 返回 圖 45 差動式電感傳感器 (a) 變間隙式； (b) 變面積式； (c) 螺管式 返回 圖 46 交流電橋的幾種形式 (a) 電阻平衡臂電橋； (b)變壓器式電橋； (c) 緊耦合電感臂電橋 返回 圖 47 帶相敏整流的交流電橋 返回 圖 48 變隙式差動變壓器 返回 圖 49 差動變壓器線圈各種排列形式 1— 初級線圈； 2— 次級線圈； 3— 銜鐵 返回 圖 410 差動變壓器的等效電路 返回 圖 411 差動變壓器輸出特性曲線 返回 圖 412 減小零點殘余電壓電路 返回 圖 413 差動整流電路 返回 圖 414 差動相敏檢波電路 返回 圖 415 差動變壓器式加速度傳感器 (a)結(jié)構(gòu)示意 (1— 彈性支承； 2— 差動變壓器 ) (b)測量電路方框圖 返回 圖 416 微壓力變送器 (a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 測量電路方框圖 1— 接頭； 2— 膜盒； 3— 底座； 4— 線路板； 5— 差動變壓器； 6— 銜鐵； 7— 罩殼 返回 圖 417 電渦流式傳感器的基本原理 返回 圖 418 等效電路 返回 圖 419 定頻調(diào)幅電路框圖 返回 圖 420 定頻調(diào)幅諧振曲線 返回 圖 421 變頻調(diào)幅諧振曲線 返回 圖 422 液位監(jiān)控系統(tǒng) 1— 渦流板； 2— 電渦流式傳感器； 3— 浮子 返回 圖 423 測金屬板厚度示意圖 返回 圖 424 測溫用渦流式傳感器 1— 補(bǔ)償線圈； 2— 管架； 2— 測量線圈； 4— 隔熱襯墊； 5— 溫度敏感元件 返回 。目前已制成熱慣性時間常數(shù)僅1ms的電渦流溫度計。 ? 圖 424所示為一種測量液體或氣體介質(zhì)溫度的電渦流式傳感器。 ? 若保持電渦流式傳感器的機(jī)、電、磁各參數(shù)不變，使傳感器的輸出只隨被測導(dǎo)體電阻率而變，就可測得溫度的變化。 ? 電渦流傳感器測位移，由于測量范圍寬、反應(yīng)速度快，可實現(xiàn)非接觸測量，常用于在線檢測。 上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 除上述非接觸式測板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測量儀、接觸式金屬或非金屬板厚測量儀。測量不同厚度的板材時，可通過調(diào)節(jié)距離 D來改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。工作時，兩個傳感器分別測得 x1和 x2。為克服金屬板移動過程中上下波動及帶材不夠平整的影響，常在板材上下兩側(cè)對稱放置兩個特性相同的傳感器 L1與 L2距離為 D。測板厚時，金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離的變化，即板厚的變化。通過浮子與杠桿帶動渦流板上下位移，由電渦流式傳感器發(fā)出信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。凡是可轉(zhuǎn)換為位移量的參數(shù)，都可用電渦流式傳感器測量，如機(jī)器轉(zhuǎn)軸的軸向竄動、金屬材料的熱膨脹系數(shù)、鋼水液位、紗線張力、流體壓力等。目前電渦流位移傳感器的分辨力最高已做到 (量程 0～ 15181。此外，提高傳感器探頭的靈敏度也能提高儀器的相對穩(wěn)定性。 ? 提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個措施。這種電路的關(guān)鍵是提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。 ? ? 調(diào)頻電路與變頻調(diào)幅電路一樣，將傳感器線圈接入電容三點式振蕩回路，所不同的是，它以振蕩頻率的變化作為輸出信號。必須指出，該電路用于被測導(dǎo)體為軟磁材料時，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)對渦流效應(yīng)的作用相當(dāng)于在振蕩器中加入負(fù)反饋，因而能獲得很寬的線性范圍。所不同的是，振蕩器輸出電壓不是各諧振曲線與 f0的交點， 而是各諧振曲線峰點的連線。當(dāng)有金屬導(dǎo)體接近線圈時，渦流效應(yīng)使回路 Q值降低，諧振曲線變鈍，振蕩幅度降低，振蕩頻率也發(fā)生變化。變頻調(diào)幅電路的諧振曲線如 圖 421所示。因此，人們又研究了一種變頻調(diào)幅電路，這種電路的基本原理是將傳感器線圈直接接入電容三點式振蕩回路。圖中源極輸出器是為減小振蕩器的負(fù)載而加。 R的大小直接影響靈敏度：R大則靈敏度低， R小則靈敏度高，但 R過小時，由于對振蕩器起旁路作用，也會使靈敏度降低。因為振蕩頻率若變化 1%，一般將引起輸出電壓10%的漂移。當(dāng)被測導(dǎo)體為非軟磁材料時則反之 (向右偏移 )。 ? LC回路諧振頻率的偏移如圖 420所示。這樣，在一定范圍內(nèi)，輸出電壓幅值與間隙(位移 )成近似線性關(guān)系。在無被測導(dǎo)體時， LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在與晶體振蕩器頻率一致的諧振狀態(tài)，這時回路阻抗最大，回路壓降最大 (圖 420中的 U0)。 ? 1. 定頻調(diào)幅電路 ? 圖 419為電路原理框圖。 ? 測量電路 ? 根據(jù)電渦流式傳感器的工作原理，其測量電路有三種：諧振電路、電橋電路與 Q值測量電路，這里主要介紹諧振電路。而互感系數(shù)又是距離 x的非線性函數(shù)，因此當(dāng)構(gòu)成電渦流式位移傳感器時， 2 2 2 2220 221 2 1 21 / 1L M R M L Z R Z??? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?0 1 1/Q L R??2 2 22 2 2Z R L???上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? Z=f1(x)、 L=f2(x)、 Q=f3(x)都是非線性函數(shù)。e增大而使式 (411)中的 L1變大。e的變化將影響 L。當(dāng)金屬導(dǎo)體是磁性材料時，影響 Q值的還有磁滯損耗與磁性材料對等效電感的作用。由式 (410)可得： 21 2 1 2 12 222 2 2 2jj()M I M L I M R IIR L R L??????????2 2 2 21 2 1 22 2 2 22 2 2 2j( ) ( )MMZ R R L LR L R L?? ??? ??? ? ? ???????2212 22()ML L LRL???? ?上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 式中 —— 無渦流影響時線圈的 Q ? —— 短路環(huán)的阻抗。 ? 根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出電壓平衡方程組： ? 解之得 1 1 1 1 2 11 2 2 2 2jjj j 0R I L I M I UM I R I L I????? ? ? ???? ? ? ???11 2 2 2 222112 2 2 22 2 2 2j( ) ( )UIMMR R L LR L R L?? ??????? ? ????? ??上一頁 下一頁 返回 電渦流式傳感器 ? 由此可求得線圈受金屬導(dǎo)體渦流影響后的等效阻抗為 ? (410) ? 線圈的等效電感為 ? ?