【正文】 1和 M2發(fā)生變化，即 M1≠M2，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不再相同，即 ， 。當(dāng)初級線圈加以適當(dāng)頻率的電壓激勵 時，在兩個次級線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 E21和 E22。 ? 變隙式差動變壓器 ? 1. 工作原理 ? 變隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)如 圖 48所示?；ジ须姼袀鞲衅魇歉鶕?jù)變壓器的原理制成的，有初級繞組和次級繞組，初級繞組、次級繞組的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移的改變而變化。采用這種測量電路可以消除與電感臂并聯(lián)的分布電容對輸出信號的影響，使電橋平衡穩(wěn)定，另外簡化了接地和屏蔽的問題。 ? 可見采用帶相敏整流的交流電橋，輸出信號既能反映位移大小又能反映位移的方向。 ? 如果輸入交流電壓為負(fù)半周， A點電位為負(fù)， B點電位為正，二極管 VD VD3導(dǎo)通， VD VD4截止，則在 AFCB支路中， C點電位由于 Z2減小而比平衡時降低 (平衡時，輸入電壓若為負(fù)半周，即 B點電位為正， A點電位為負(fù)， C點相對于 B點為負(fù)電位， Z2減小時， C點電位更低 )；而在 AEDB支路中， D點電位由于 Z1的增加而比平衡時的電位增高，所以仍然是 D點電位高于 C點電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。如果輸入交流電壓為正半周，則 A點電位為正， B點電位為負(fù)，二極管 VD VD4導(dǎo)通， VD VD3截止。當(dāng)銜鐵處于中間位置時， Z1=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)， C點電位等于 D點地位，電表指示為零。差動電感式傳感器的兩個線圈作為交流電橋相鄰的兩個工作臂，指示儀表是中心為零刻度的直流電壓表或數(shù)字電壓表。 ? 2. 變壓器式電橋 ? 變壓器式電橋如 圖 46(b)所示， Z Z2為傳感器阻抗，它的平衡臂為變壓器的兩個二次側(cè)繞組，輸出電壓為 ，當(dāng)負(fù)載阻抗無窮大時輸出電壓 為 ? 由于是雙臂工作形式，當(dāng)銜鐵下移時， Z1=ZΔZ， Z2=Z+ΔZ，則有 o 2ULUL?? ??o12U?oU?212o1 2 1 22 2 2ZZU U U UU I ZZ Z Z Z? ? ? ?????? ? ? ? ? ???o 2UZUZ?? ??上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 同理，當(dāng)銜鐵上移時，則有 ? （ 48） ? 由上式可見，輸出電壓反映了傳感器線圈阻抗的變化，由于是交流信號，還要經(jīng)過適當(dāng)電路處理才能判別銜鐵位移的大小及方向。 39。2 2 2Z R L?? 39。由于電橋工作臂是差動形式，則在工作時， Z1=Z+ΔZ和 Z2=ZΔZ，當(dāng)ZL→∞ 時，電橋的輸出電壓為 39。 Z Z2為傳感器阻抗 ， ， Z0為負(fù)載阻抗。圖 46所示是交流電橋的幾種常用形式。交流電橋多采用雙臂工作形式。 ? 差動式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性度、提高靈敏度外，對溫度變化、電源頻率變化等影響也可以進行補償，從而減少了外界影響造成的誤差。 ? 圖 45所示是變間隙式、變面積式及螺管式 3種類型的差動式電感傳感器。 ? 螺管式靈敏度較低，測量誤差小，但量程大且結(jié)構(gòu)簡單易于制作和批量生產(chǎn)，是使用越來越廣的一種電感式傳感器。 ? 變間隙式靈敏度較高，但非線性誤差較大，自由行程較小，且制作裝配比較困難。m。線圈電感量的大小與銜鐵插入線圈的深度有關(guān)。 ? 螺管式電感傳感器 ? 圖 44所示為螺管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 ~?? ??02LL ?????上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 通過分析可知，線圈電感量 L與氣隙厚度是非線性的，但與磁通截面積 s卻是成正比，是一種線性關(guān)系。差動變隙式電感傳感器的線性工作范圍一般 ? 取 。兩個線圈電感的總變化量為 ~?? ??350 0 0 02 ( ) ( )LL ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 忽略高次項，其電感的變化量為 ? 可見，差動式的靈敏度比單邊式的增加了近一倍，而且其非線性誤差比單邊的要小得多。為了得到一定的線性度，一般 ? 取 。 2320 0 0 0( ) ( )LL ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?00LL? ?????00LLK??????上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 電感 L與氣隙長度的關(guān)系如 圖 41(b)所示。線圈電感與氣隙長度的關(guān)系為非線性關(guān)系，非線性度隨氣隙變化量的增大而增大，只有當(dāng) Δd 占很小時，忽略高次項的存在，可得近似的線性關(guān)系 〔 這里未考慮漏磁的影響 )。當(dāng)固定 s0不變，變化 時， L與 呈非線性 (雙曲線 )關(guān)系，如圖 41(b)所示。傳感器工作時，銜鐵與被測物體連接，當(dāng)被測物移動時，氣隙厚度 發(fā)生變化，氣隙的磁阻發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致電感的變化，就可以確定被測量的位移大小。第 4章 電感式傳感器 ? 自感式電感傳感器 ? 互感式電感傳感器 ? 電渦流式傳感器 自感式電感傳感器 ? 變隙式傳感器 ? 1. 工作原理 ? 變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如 圖 41(a)所示，它主要由線圈、鐵心及銜鐵等組成。在鐵心和銜鐵之間有空氣隙 ，線圈匝數(shù)N，每匝線圈產(chǎn)生的磁通為 φ。 ? 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈中通以電流 i時，產(chǎn)生磁通，其大小與電流成正比，即 ? 對于變隙式電感傳感器，如果空氣隙 較小，若忽略磁路鐵損，根據(jù)磁路的歐姆定律則磁路總磁阻 Rm為 ??L i?? φ?下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 式中 λ —— 導(dǎo)磁體 (鐵心 )的長度 (m)； ? —— 鐵心導(dǎo)磁率 (H/m)； ? s —— 鐵心導(dǎo)磁橫截面積 (m2)， ? —— 空氣隙長度 (m)； ? —— 空氣導(dǎo)磁率， (H/m)； ? —— 空氣隙橫截面積 (m2)； ? 因為一般導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙的磁阻相比是很小的，計算時可以忽略不計， ? 則 0 02mlRss???????0? 70 4π 10 ?? ? ?0s002mR s???上一頁 下一頁 返回 自感式電感傳感器 ? 因此，自感 L可寫為 ? (42) ? 2. 變氣隙式自感傳感器的輸出特性 ? 當(dāng)銜鐵處于初始位置時，初始電感量 L0為 ? 表明自感 L與空氣隙 成反比，而與空氣隙導(dǎo)磁截面積 s0成正比。 ? 當(dāng)銜鐵下移 Δ 時，傳感器氣隙增大 Δ ，電感量變化為 ΔL1 2002NsL ???200