【正文】 頻率 f 有關(guān) , 還與線圈與導(dǎo)體間的距離 x 有關(guān) 。 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 ， 渦流要消耗傳感器線圈一部分能量 ， 導(dǎo)致傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化 。 第 4章 電感式傳感器 一 、 工作原理 圖 4 18 為電渦流式傳感器的原理圖 , 該圖由傳感器線圈和被測(cè)導(dǎo)體組成線圈 ——導(dǎo)體系統(tǒng) 。 按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況 , 此傳感器可分為 高頻反射式和 低頻透射式 兩類 , 但從基本工作原理上來說仍是相似的 。 第 4章 電感式傳感器 第 4章 電感式傳感器 電渦流式傳感器 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理 , 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)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流 , 此電流叫電渦流 , 以上現(xiàn)象稱為 電渦流效應(yīng) 。 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 。 圖 4 17 所示 為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖 。 采用上述相同的分析方法不難得到當(dāng) Δx0時(shí) , 不論 u2與 u0是正半周還是負(fù)半周 , 負(fù)載電阻 RL兩端得到的輸出電壓 uL表達(dá)式總是為 )2(12LLL RRnuRu??? 所以上述相敏檢波電路輸出電壓 uL的變化規(guī)律充分反映了被測(cè)位移量的變化規(guī)律 , 即 uL的值反映位移 Δx的大小 , 而 uL的極性則反映了位移 Δx的方向 。 其等效電路如圖 4 15（ c） 所示 , 輸出電壓 uL 表達(dá)式與式 (4 31） 相同 , 說明只要位移 Δx0, 不論 u2與 u0是正半周還是負(fù)半周 ， 負(fù)載 RL兩端得到的電壓 uL始終為正 。 200201 2 nuuu ??122221 2 nuuu ??式中， n1， n2分別為變壓器 T T2的變壓比。 第 4章 電感式傳感器 由 圖 4 16（ a） 、 （ c） 、 (d) 可知 , 當(dāng)位移 Δx 0時(shí) , u2與 u0同頻同相 , 當(dāng)位移 Δx 0時(shí) , u2與 u0 同頻反相 。 RL為負(fù)載電阻 。 輸出信號(hào) uL從變壓器Ｔ 1與Ｔ 2的中心抽頭引出 。 輸入信號(hào) u2(差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的調(diào)幅波電壓 )通過變壓器 T1加到環(huán)形電橋的一個(gè)對(duì)角線 。 第 4章 電感式傳感器 2. 電路 如圖 4 15 所示 。 而當(dāng)銜鐵在零位以下時(shí) , 則有U24U68, 則 U20 。 從 圖 4 14（ c） 電路結(jié)構(gòu)可知 , 不論兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何 , 流經(jīng)電容 C1的電流方向總是從 2到 4, 流經(jīng)電容 C2的電流方向從 6到 8, U2=U24U68 (4 28) 當(dāng)銜鐵在零位時(shí) , 因?yàn)?U24=U68 , 所以 U2=0。 圖中 (a)、 (c)適用于交流阻抗負(fù)載 , (b)、 (d)適用于低阻抗負(fù)載 , 電阻 R0用于調(diào)整零點(diǎn)殘余電壓 。 為了達(dá)到能辨別移動(dòng)方向及消除零點(diǎn)殘余電壓的目的 , 實(shí)際測(cè)量時(shí) , 常常采用 差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路 。 21211221)(2,LrMUUMMMMMM????????????bE2?第 4章 電感式傳感器 三 、 差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路 差動(dòng)變壓器輸出的是交流電壓 , 若用交流電壓表測(cè)量 , 只能反映銜鐵位移的大小 , 而不能反映移動(dòng)方向 。 (1) 活動(dòng)銜鐵處于中間位置時(shí) (4 27) 0221???UMMM第 4章 電感式傳感器 (2) aE2?21211221)(2,LrMUUMMMMMM??????????? (3) 活動(dòng)銜鐵向下移動(dòng)時(shí) 與 同極性。 r L1——初級(jí)線圈直流電阻和電感 。 當(dāng)次級(jí)開路時(shí)有 (4 23) 式中 : ——初級(jí)線圈激勵(lì)電壓 ω——的角頻率 。 零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下 ， 在實(shí)際使用時(shí) ， 應(yīng)設(shè)法減小 , 否則將會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果 。基波產(chǎn)生的主要原因是：傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱 ， 導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的幅值不等 、 相位不同 ， 因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置 ， 兩線圈中感應(yīng)電勢(shì)都不能完全抵消 。 2U?aE2?aE2? aE2?bE2? bE2?bE2?ba EEU 222 ??? ??2U?2U第 4章 電感式傳感器 零點(diǎn)殘余電壓主要是由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱 ， 以及磁性材料的非線性等問題引起的 。 圖 4 13 給出了變壓器輸出電壓 與活動(dòng)銜鐵位移 △ x 的關(guān)系曲線 。 反之 , 增加 , 減小 。 由于變壓器兩次級(jí)繞組反向串聯(lián) , 因而 , 即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零 。 如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱 ， 則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí) , 必然會(huì)使兩互感系數(shù) M1=M2。 第 4章 電感式傳感器 下面以三節(jié)式為例進(jìn)行介紹： 差動(dòng)變壓器式傳感器中兩個(gè)次級(jí)線圈反向串聯(lián) , 并且在忽略鐵損 、 導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下 , 其等效電路 如圖 4 12所示 。 螺線管式差動(dòng)變壓器按線圈繞組排列的方式不同可分為一節(jié) 、 二節(jié) 、 三節(jié) 、 四節(jié)和五節(jié)式等類型 , 如圖 4 11 所示 。 在非電量測(cè)量中 , 應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器 , 它可以測(cè)量 1～ 100mm范圍內(nèi)的機(jī)械位移 , 并具有測(cè)量精度高 , 靈敏度高 , 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 性能可靠等優(yōu)點(diǎn) 。 這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的 , 并且次級(jí)繞組都用差動(dòng)形式連接 , 故又稱差動(dòng)變壓器式傳感器 。 由于輸出電壓與被測(cè)壓力之間成比例關(guān)系 , 所以只要用檢測(cè)儀表測(cè)量出輸出電壓 , 即可得知被測(cè)壓力的大小 。 第 4章 電感式傳感器 當(dāng)被測(cè)壓力進(jìn)入 C 形彈簧管時(shí) , C 形彈簧管產(chǎn)生變形 , 其自由端發(fā)生位移 , 帶動(dòng)與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動(dòng) , 使線圈 1 和線圈 2 中的電感發(fā)生大小相等 、 符號(hào)相反的變化 , 即一個(gè)電感量增大 , 另一個(gè)電感量減小 。 圖 4 9 所示 為變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器