电感式传感器(sensor).ppt

第六讲 电感传感器 通过以上三种形式的电感式传感器的分析,可以得出以下几点结论: 1. 变间隙型灵敏度较高,但非线性误差较大,且制作装配比较困难。 2. 变面积型灵敏度较前者小,但线性较好,量程较大,使用比较广泛。 3.螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单易于制作和批量生产,是使用最广泛的一种电感式传感器。 当初级线圈有交变电流时,次级线圈产生的感应电势分别为: 传感器的性能要求 灵敏度高，输入和输出之间应具有较好的线性关系； 噪声小，并且具有抗外部噪声的性能； 滞后、漂移误差小； 动态特性良好； 在接入测量系统时，对被测量不产生影响； 功耗小，复现性好，有互换性； 防水及抗腐蚀等性能好，能长期使用； 结构简单，容易维修和校正； 低成本、通用性强 低频透射式涡流传感器的工作原理如图所示，发射线圈ω1和接收线圈ω2分别置于被测金属板材料G的上、下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频(音频范围)电压e1加到线圈ω1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板材料G,使线圈ω2产生感应电动势e2。 但由于涡流消耗部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板材料G越厚时，损耗的能量越大，输出电动势e2越小。因此，e2的大小与G的厚度及材料的性质有关，试验表明，e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少，因此，若金属板材料的性质一定，则利用e2的变化即可测量其厚度。 利用位移x作为变换量，做成测量位移、厚度、振动、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等； 利用材料电阻率ρ作为变换量，可以做成温度测量、材质判别等传感器； 利用材料导磁率μ作为变换量，可以做成测量应力、硬度等传感器； 利用变换量μ，ρ，x的综合影响，可以做成探伤装置。 涡流式电感传感器可用于以下几个方面的测量 气体压力传感器和加速度计用传感器的结构原理图 气体压力传感器 加速度计用传感器 电感传感器在仿形机床中的应用 1—标准靠模样板 2—测端（靠模轮） 3—电感测微器 4—铣刀龙门框架 5—立柱 6—伺服电动机 7—铣刀 8—毛坯 仿形头 旁向式差动电感式传感器 总行程： 1.5mm 测量力：0.4～0.7N 示值变动性：0.2μm 轴向式差动电感式传感器 总行程： 3mm 测量力：0.45～0.65N 示值变动性：0.03μm 总行程：1.5mm 测量力：0.12～0.18N 示值变动性：0.05μm 电感式不圆度计原理 该圆度计采用旁向式电感测微头 旋转盘 测量头 特点：不仅可以测量微米级直径，而且通过其在孔内旋转和平移可以测量其椭圆度和圆柱度 被测孔内径范围:Ф25～Ф120mm 测量力：1.3±0.3N 示值变动性：1μm 特点：不仅可以测量微米级直径，还可以测量轴的椭圆度和圆柱度 被测轴直径范围:Ф25～Ф120mm 测量力：4±1.5N 示值变动性：1μm 电子卡规、塞规 2 互感型--差动变压器 W W1 W2 Es x -x 工作原理:互感现象. Ew Eout 电感式传感器 1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁 1 2 4 3 1 2 3 (a)气隙型 (b)螺管型 基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈框架等。 初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。 当负载开路时,输出电势为: ～ ～ ～ e2 R21 R22 e21 e22 e1 R1 M1 M2 L21 L22 L1 I1 输出电势的有效值为: ～ ～ ～ e2 R21 R22 e21 e22 e1 R1 M1 M2 L21 L22 L1 e1初级线圈激励电压 L1,R1初级线圈电感和电阻 M1,M1分别为初级与次级线圈1,2间的互感 L21,L22两个次级线圈的电感 R21,R22两个次级线圈的电阻 I1 互感型传感器采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。 差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性；同时，交流电压输出存在一定的零点残余电压，使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。因此，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。 电感式传感器 差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1μm；线性范围大，可到±100mm；稳定性好，使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。 电感式传感器 比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同 (1)不