《回顾与总结———思路和方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《回顾与总结———思路和方法（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、回顾与总结思路和方法,改变 l,截取 l,电位器,拉伸 l （应变效应）,应变片,改变,金属导体,热电阻,线绕,非线绕,金属,半导体,半导体,正温度系数,负温度系数,热敏电阻,第4章 电感传感器,优点：具有很高的灵敏度和精确度，非常好的线性特性和重复性以及性能稳定、工作可靠、寿命长。 在位移、振动、压力、流量等参数测量中应用广泛。 缺点：不适合测量接近或高于传感器激励电源频率的动态信号。,磁阻（ Rm）,互感（M）,涡流传感器,互感传感器,自感传感器,自感（L）,被测量,4.1 自感传感器,4.2 互感传感器（差动变压器）,4.3 涡流传感器,4.4 电感传感器的应用,4.1 自感传感器,4.
2、1.1 简单的自感传感器,4.1.2 差动自感传感器,4.1.3 自感传感器测量电路,线圈的电感 L：,w 线圈匝数；,磁路的总磁阻。,l：各段导磁体的磁路平均长度； ：各段磁导率；S：各段导磁体的横截面积； ：空气隙的厚度 。,4.1.1 简单的自感传感器,因为铁芯的导磁能力远远大于气隙的导磁能力，有,可以得到三种结构类型的自感传感器： 改变气隙厚度的自感传感器； 改变气隙截面积 S 的自感传感器； 改变导磁系数的自感传感器 。,1改变气隙厚度的自感传感器,当=0时，L并不等于，而是接近于无气隙情况下由导磁体的磁阻决定的自感值，如图中虚线所示。,当气隙过大时，漏磁增加，灵敏度减小；当=时，自
3、感L与衔铁无关，完全取决于空气磁阻（漏磁磁阻）.因此，衔铁的测量行程是非常小的,最大示值范 ,原始气隙一般在0.10.5mm之间。,2改变气隙截面积 S 的自感传感器,电感 L与气隙截面积 S 成正比。优点: 示值范围较大，具有较好的线性。当 S 趋向最大值时，由于气隙的影响，气隙的磁阻将占主导地位，从而使L趋于常数，出现非线性。,3改变导磁系数的自感传感器（1）螺管插铁型自感传感器 （2）压磁式自感传感器,（1）螺管插铁型自感传感器,假设线圈内磁场强度是均匀的，电感相对变化量与衔铁位移相对变化量成正比。 优点: 自由行程大，示值范围大；制造简单，稳定可靠。 缺点: 灵敏度低。,（2）压磁式自
4、感传感器,原理: 利用铁磁材料的压磁效应。 铁磁材料在受外力作用时，材料内部产生应力或应力的变化，引起铁磁材料导磁率的变化。 该类型传感器用于测量压力、拉力、变矩、扭力、扭矩、重量等。,压磁效应的物理解释：,电子自旋产生的元磁矩。在相邻的原子间，由于元磁矩之间的互相作用力，它驱使相邻的元磁矩平行排列在同一方向上，在物质内部形成许多小区域磁畴。在无外作用下，各磁畴的磁化强度互相抵消，因而总体不显磁极性。,有外磁场作用时，磁畴的磁化方向将转向与外磁场平行的方向，铁磁材料呈现磁化现象。 在磁化过程当中，各磁畴之间的界限发生移动，因而产生机械变形磁致伸缩效应。 在外力的作用下，引起铁磁材料内部发生应变
5、，使各磁畴之间的界限发生移动，从而使磁畴的磁化方向转变，铁磁材料的磁化强度也发生相应的变化压磁效应。,磁弹性应变片试件受力变形，引起应变片变形并改变其导磁率，从而使应变计线圈的阻抗相应地发生变化。,简单的自感传感器的缺点： 在测量时，线圈始终有一定的激励电流存在，衔铁永远受单一线圈产生的磁场力作用； 线圈电阻受温度影响较大，有温度误差； 电感值受激励电源波动的影响； 不能反映被测量的变化方向。,4.1.2 差动自感传感器,等效测量电路 当衔铁向上移动，线圈1的阻抗增加为 ，线圈2的阻抗减小为 ，电桥将有输出电流或电压。,优点: 对于干扰、电磁吸力、温度补偿等有一定的补偿作用； 改善特性曲线的非
6、线性； 提高传感器的灵敏度； 如在输出端接入相敏整流电路，可知道衔铁位移的方向，并能消除残余电压。,交流电桥式 交流变压器式 谐振式,4.1.3 自感传感器测量电路,1）交流电桥式,1） 交流电桥式测量电路把传感器的两个线圈作为电桥的两个桥臂Z1和Z2, 另外二个相邻的桥臂用纯电阻代替, 对于高Q值 （Q = L/R）的差动式电感传感器, 其输出电压式中: L0衔铁在中间位置时单个线圈的电感; L单线圈电感的变化量。将L=L0（/0）代入 得 f（/0）, 电桥输出电压与有关。,2） 变压器式交流电桥 电桥两臂Z1、 Z2为传感器线圈阻抗, 另外两桥臂为次级线圈的 1/2 阻抗。 当负截阻抗为
7、无穷大时, 桥路输出电压,当传感器的衔铁处于中间位置, 即Z1= Z2=Z时有=0, 电桥平衡。 当传感器衔铁上移时, 即Z1=Z+Z, Z2=Z-Z, 此时,当传感器衔铁下移时, 则Z1=Z-Z, Z2=Z+Z, 此时 从式(4 - 21）及式(4 - 22）可知, 衔铁上下移动相同距离时, 输出电压的大小相等, 但方向相反, 由于 是交流电压, 输出指示无法判断位移方向, 必须配合相敏检波电路来解决。 ,3） 谐振式测量电路谐振式调幅电路谐振式调频电路,在调幅电路中, 传感器电感L与电容C , 变压器原边串联在一起, 接入交流电源, 变压器副边将有电压 输出, 输出电压的频率与电源频率相同, 而幅值随着电感L而变化。调频电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压频率的变化。一般是把传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中, 其振荡频率f=1/2（LC）1/2。 当L变化时, 振荡频率随之变化, 根据f的大小即可测出被测量的值。,4.2 互感传感器（差动变压器）,4.2.1 互感传感器的结构类型和工作原理 4.2.2 互感传感器的特性,结构大致可分为三类： 衔铁平板式、螺管式、转角式。,衔铁平板式,螺管式,4.2.1 互感传感器的结构类型和工作原理,差动变压器,
