《传感器感测技术第2章》由会员分享,可在线阅读,更多相关《传感器感测技术第2章(42页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器本章内容: 1.电感式传感器的基本概念、分类; 2.各类电感式传感器的工作原理及特性; 3.相应的测量电路; 4.应用。要求: 1.掌握电感式传感器的特点、分类; 2.掌握各类电感式传感器的基本工作原理; 3.了解各类电感式传感器的应用。第二章 电感式传感器2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器2.1电感式传感器一、归属于R、L、C传感技术一类。二、定义将被测量转换成电感或互感变化的传感器。(是一种结构型传感器。)三、特点结构简单可靠;灵敏度高;输出功率大(1vA5vA);工作可靠;可在工业频率下稳定工作。但灵敏度、线性度和测量范围
2、相互制约。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器四、应用范围测量力、力矩、压力、位移、速度、振动等参数。即可用于动态测量,又可用于静态测量,但不适于快速动态测量。五、分类按其转换方式不同划分: 1、自感型电感式传感器;2、互感型电感式传感器。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器2.2自感型电感式传感器按工作原理不同可划分为两类:1、可变磁阻式传感器;2、涡流式传感器。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器一、可变磁阻式传感器1、结构由线圈、铁芯和衔铁等组成。为铁芯和衔铁之间的空气隙。衔铁与被测物连接。铁芯L线圈W衔铁d2 . 2 . 电电 感感 式式 传传
3、 感感 器器2、工作原理被测物移动,带动衔铁,铁芯与衔铁间空气隙变化,磁阻变化,线圈电感值发生变化。位移变化电感值变化铁芯L线圈W衔铁d2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器 3、转换原理线圈通过电流I ,产生磁通 。关系式:IWLf=式中, W线圈匝数;L自感。根据磁路欧姆定理有:mRF=fmIW=Fm2RWLm=其中,Fm 磁动势;Rm 磁路总磁阻。推导有:2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器若空气隙较小,不考虑磁路的铁损和铁心磁阻,总磁阻为:式中: 气隙长度,m;0空气磁导率,0=410-7 ,H/m;A0空气隙导磁截面积,。2RWLm=自感表达式:002 AR
4、mmd2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器自感L 与气隙d 的大小成反比,与空气隙导磁截面积 A0 成正比。改变其中任一量都可导致电感的变化。2RWLm=002 ARmmd由:推出:dm2002AWL=2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器4、分类根据改变量的不同划分为: 变气隙厚度d 传感器变气隙面积A0传感器1)变气隙厚度d 传感器a、L- d 特性A0固定不变,d 改变,与d 成非线性关系。02 00 02dmWAL =Ldo2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器b、原理如用稳定的交流电压作为传感器线圈的励磁电源,当物体带动衔铁与铁芯发生相对位移变化
5、时,线圈的电感量就发生相应变化,流过线圈的电流I和气隙d 有如下关系: 0m2Ud I=wA2WU为交流电压,w为交流电源角频率。在实际测量中,测得电流I,即可知道位移量的大小。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器c、变气隙厚度d 传感器的灵敏度S d=dd=LS02 00 2dmWA- 2灵敏度S与气隙厚度的平方成反比。 d 愈小,灵敏度越高。有非线性误差,规定在较小的间隙范围内工作。若/0 e2 , e0 0 ;衔铁下移, e1 e2 , e0 0 。xW2WW1 2、工作原理2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器3、注意事项1)差动变压器式传感器的输出是交流量的
6、电压,不反映移动方向;2)交流电压输出存在一定的零点残余电压。即衔铁处于中间时,输出不为零。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器四、测量电路1)差动整流电路对两次级的输出整流,将其差值作为输出。2)相敏检波电路书P77根据输出电压的大小确定x大小,根据输出电压的极性确定x的方向。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器五、差动变压器式传感器的应用常用于测量位移、压力、压差、液位等参数。线性测量范围为2mm 200mm间,测量精度为0.2%0.3%。如差动变压器式加速度传感器。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器悬臂梁差动变压器衔铁xBA差动变压器式加速度传感器。衔铁振动时,差动变压器的输出电压也按相同规律变化。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器结构型传感器:利用物理学中场的定律构成的,包括力场的运动定律、电磁场的电磁定律等,特点是传感器的性能与它的结构材料没有多大关系,如差动变压器。2 . 2 . 电电 感感 式式 传传 感感 器器磁阻:是表示物质对磁通量所呈现的阻力的一个物理量。磁路中气隙的磁阻比导体的磁阻大的多。