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1、传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈传感器技术及应用机械0920112012第二学期 2012年2月传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈第3章 变磁阻式传感器1本课内容：工作原理传
2、感器线圈的电器参数分析自感式传感器类型、结构、应用变磁阻式传感器电感式传感器1、自感式2、互感式传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈变磁阻（电感）式传感器工作原理 被测量RmL输出电 量：电压 V电流A频率 f变磁阻式 传感器测量电路l应用： 常用来检测位移、振动、力、应变、 流量、比重等物理量。传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感
3、式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3.1 传感器线圈的电气参数分析式中： M磁通量；W线圈的匝数,S截面积B磁场强度I线圈中电流0真空中磁导率l螺线管长度1、通电线圈的磁通量lIB2、安培定律传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈1）空心线圈式中：铁芯材料的磁导率l铁芯长
4、度2）铁芯线圈l SlS3、线圈的电感量L传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈4、磁路中的磁阻Rmll 磁路长度，S磁路截面积，l材料的磁导率1）单一材料导磁体：lSl S传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器
5、磁悬浮列车测速定位 地感线圈2）具有可变气隙的铁芯线圈（1）闭合磁路：RmRF RF导体总磁阻（2）具有小气隙：RmR1R2R RR1铁心2磁阻、 R2衔铁3磁阻、有：Rm R传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3.2 自感式传感器3.2.1 常用的自感式传感器工作原理l按几何参数变化形式：l 变气隙式、l 变面积式、l 螺管式l按组成方式： l 差动式传感器技术及应用 第3章 变磁阻式
6、 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈1. 变气隙式自感传感器工作原理： 1) 保持铁心、衔铁材料 、结构、线圈匝数不变 ， 2) 保持气隙磁通面积S 不便，l则电感 L 是气隙总 长 l 的单值函数RmL被测量衔铁位移传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位
7、数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈变隙式自感式传感器输入输出特性为非线性衔铁与铁心间的气隙长度气隙变化量，即测量范围 l 气隙总长 l =2 传感器的灵敏度：传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈灵敏度K0与气隙 成反比变隙式自感式传感器适于测 量微小的位移量l为保证一定的测量范围和 线性度取：l0. 10.5 mm =(1/51/10) 传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电
8、器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈2. 变面积式自感传感器1）传感器的气隙长度l 保持不变 2）气隙磁通截面积S随被测非电量而变传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈变面积式自感传感器输入输出特性变面积式特点： （1）线性度
9、 忽略气隙磁通边缘效应条件下，输出 特性呈线性，可得到较大的线性范围 。 （2）灵敏度 与变气隙式相比，灵敏度较低。传感器的灵敏度传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3、螺管式自感传感器l螺管式自感传感器灵敏度较低主磁通近似不变，灵敏度为：传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器
10、 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈4. 差动式电感传感器（图3-7）(a) 结构原理图； (b) 电路接线图传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈差动连接时，气隙相对变化量的偶次项被消除l非线性得到改善l且灵敏度提高一倍 。（341）传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传
11、感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3.2.2 测量电路一、LR电路分析1、纯电感元件的电压r LACl电感线圈的电压与电流正交，电感不消耗功率l纯电感的阻抗2、有导线电阻r时，电感的阻抗3、电感线圈的品质因数 rjLZ传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈二、电桥电路输出端对
12、称电桥传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈1、两线圈阻抗：其中两线圈初始电阻相等另外两个桥臂为纯电阻桥臂：Z3Z4R2、输出电压：传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3.2.3 自
13、感式传感器的误差及改善措施 输出特性的非线性采用差动结构改善 2. 零位误差：当衔铁位于中间位置时，实 际输出电压不为零，出现零点残余电压。采用补偿电路消除零位误差。 3。激励电源的影响提高激励电源的频率传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈应用举例 1.变磁阻式传感器的应用变隙电感式压力传感器结构图传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自
14、感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈2.变磁阻式传感器的应用变隙式差动电感压力传感器传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈3.变磁阻式传感器的应用钢厂粉尘料仓自感式料位数字传感器 1.结构传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁
15、阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈工作原理粉尘未到达线圈时的电感L1W2/Rm1 粉尘未到达线圈时的电感L2W2/Rm2 空气隙磁阻Rm1铁磁粉尘磁阻 Rm2 , 即：料位到达前自感L1料位到达后自 感L2 根据电路理论有：di/dt=v/L 通过过采集自感电电流的变变化幅度陡变这变这 一开关量，从而判断物料的位置； 传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线圈特点1. 单线圈气隙式自感传感器线性度 不好，在实际工程中是不能应用的； 在这里，通过自感电流的变化幅度陡 变这一特点采集其开关量，从而判断 物料的位置； 2. 在一根连接杆上可以安装数个单 线圈，来达到数字式报警料位的目的 ，性能稳定可靠传感器技术及应用 第3章 变磁阻式 线圈的电器参数分析 铁心线圈的电感量L 磁路总磁阻 自感式传感器 工作原理变气隙式变面积式螺管式 差动式电感传感器 测量电路 自感式传感器的误差 应用： 压力传感器 料位数字传感器 磁悬浮列车测速定位 地感线
