【正文】 ??f —— 交變磁化頻率； Bm —— 磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值； V —— 鐵心體積； K —— 與鐵心形狀有關(guān)的系數(shù)； ρm —— 鐵磁材料電阻率； a —— 單片厚度或直徑。 當(dāng) Rc、 L一定時(shí)，為一常數(shù)。 ? 線圈銅損電阻僅取決于導(dǎo)線材料及線圈的幾何尺寸，與頻率無關(guān)。 Re Rh C L Io Rc 自感線圈等效電路 Re —— 銅損電阻； Rc —— 鐵心渦流損耗； Rh —— 鐵心的磁滯損耗； C —— 分布等效電容（線圈 繞組間）。 將這兩個(gè)差動(dòng)線圈分別接入測(cè)量電橋相鄰臂 ， ??????????????????????? ?221 12???? ?????llllLLLLLE USC 1 3 4 2 Ⅰ Ⅱ R R (lΔ lδ)/2 (lΔ lδ)/2 當(dāng)磁路總氣隙改變 Δlδ時(shí)，自感相對(duì)變化為： ????lLlLKL 239。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單 、 工作范圍大 ， 非線性嚴(yán)重 。 傳感器工作時(shí) ， 因鐵芯在線圈中伸入長度的變化 ， 引起螺管線圈自感變化 。 若上下移動(dòng)銜鐵使面積 S改變，從而改變 L, 則 L＝ f(S)的特性曲線為一直線。 當(dāng) lδ＝ 0時(shí)， L為 ∞，考慮導(dǎo)磁體磁阻， lδ為 0時(shí)， L并不等于 ∞，而有一定數(shù)值。 其特性曲線如下。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。 1 2 3 x (a)氣隙式 (b)變截面式 m2 RNL ?根據(jù)磁路知識(shí)，線圈自感： N線圈匝數(shù)； Rm磁路總磁阻 (鐵芯與銜鐵磁阻 +空氣隙磁阻 ) 5 對(duì)于氣隙式自感傳感器，因氣隙較小 (lδ為 ～ 1mm)， 可認(rèn)為氣隙磁場(chǎng)均勻 ， 若忽略磁路鐵損 ， 則磁路總磁阻為： l1鐵芯磁路總長； l2銜鐵磁路長； S隙磁通截面積； S1鐵芯橫截面積； S2銜鐵橫截面積； μ1鐵芯磁導(dǎo)率； μ2銜鐵磁導(dǎo)率； μ0真空磁導(dǎo)率， μ0=4π 107H/m； lδ空氣隙總長。 4 一 、 自感式傳感器 （ 一 ） 氣隙型自感傳感器 結(jié)構(gòu)組成：線圈 1，銜鐵 3和鐵芯 2等。 輸出信號(hào)強(qiáng) ， 電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百 mV/mm 。 種類 ：按轉(zhuǎn)換原理分：自感式和互感式 按結(jié)構(gòu)型式分：氣隙型、面積型和螺管型 優(yōu)點(diǎn) ： ① 結(jié)構(gòu)簡單 、 可靠 ， 測(cè)量力小 銜鐵為 (～ 200) 105N時(shí) ， 磁吸力為 (1~10) 105N。主要種類如下： 測(cè)量電路 2. 力敏傳感器 ?應(yīng)變式傳感器 ?電感式傳感器 ?電容式傳感器 ?壓電式傳感器 2 電感式傳感器（變磁阻） ?自感式傳感器 氣隙型、螺管型自感傳感器 自感線圈的等效電路 測(cè)量電路 ?差動(dòng)變壓器 結(jié)構(gòu)原理與等效電路 誤差因素分析 測(cè)量電路 應(yīng)用 ?電渦流式傳感器 渦流效應(yīng) 高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)與原理 輸出特性 測(cè)量電路 應(yīng)用 3 原理： 由被測(cè)量引起線圈自感或互感變化實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)。1 被測(cè)機(jī)械量 ?→ 電參數(shù) ? 輸出 力學(xué)量傳感器的種類繁多，應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于測(cè)力、測(cè)壓、稱重、測(cè)位移、測(cè)加速度、測(cè)扭矩、測(cè)溫度等檢測(cè)系統(tǒng)。目前已成為生產(chǎn)過程檢測(cè)以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化不可缺少的手段之一。 可測(cè)參量 ：位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等。 ② 分辨力 、 靈敏度高 線位移： ；角位移： 。 ③ 重復(fù)性、線性度好 在幾十 μm到數(shù)百 mm位移范圍內(nèi)，輸出線性度較好，較穩(wěn)定 不足 ：存在交流零位信號(hào)，不宜用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。 圖中點(diǎn)劃線表磁路，磁路中空氣隙總長度為 lδ 。 由上二式得到： SlSlSlRm0222111??????????????? ????SlSlSlNRNLm 022211122????6 電感傳感器的基本工作 原理演示 F 220V 準(zhǔn)備工作 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)： 將 一只 380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的 36V交流電壓源上，如圖所示。用手慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。 7 電感傳感器的基本工作 原理演示 氣隙變小，電感變大，電流變小 F 8 自感傳感器的鐵芯一般處于非飽和狀態(tài) ， 其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率 ， 使鐵芯磁阻遠(yuǎn)小于氣隙磁阻 ， 所以上式可簡化為： ??lSNL 02?可見： 1)自感是氣隙截面積和長度的函數(shù)，即 L＝ f(S,lδ)； 2)若 S不變，則 L為 lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成 變隙式自感傳感器 ； 3)若保持 lδ不變， S隨位移變化，構(gòu)成 變截面式自感傳感器 。 9 L=f（ S） L=f（ lδ） lδ L S L= f(lδ)為非線性關(guān)系。在 lδ較小時(shí)其特性曲線如圖中虛線所示。 10 r x 螺旋管 鐵心 單線圈螺管型傳感器結(jié)構(gòu)圖 l （ 二 ） 螺管型自感傳感器 結(jié)構(gòu)形式：單線圈 、 差動(dòng)式 單線圈螺管型傳感器的主要元件：一只螺管線圈 、 一根圓柱形鐵芯 。 用恒流源激勵(lì)時(shí) ， 則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關(guān) 。 11 （ 三 ） 特性分析 靈敏度 和 線性度 —以變氣隙性為例 當(dāng)鐵芯和銜鐵用同一種導(dǎo)磁材料 ， 且截面相同時(shí) ， 因氣隙 lδ一般較小 ， 可認(rèn)為氣隙磁通截面與鐵芯截面相等 ， 設(shè)磁路總長為 l ， 則 ? ??????? ??????????? ???rrrmllSlllSR ???????? 11100?????? lS1llSR 0rrm ????????? ??01一般 ?r1，所以： ?? ?? ll KLL