感式位移传感器.ppt

变隙式差动变压器输出特性供电电源首先要稳定，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值;01增加W2/W1的比值和减少δ0都能使灵敏度K值提高;02以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容条件下得到的;03以上结果是在假定工艺上严格对称前提下得到的，而实际上很难做到这一点;04上述推导是在变压器副边开路的情况下得到的。05结论：线管式差动变压器结构螺线管式差动变压器工作原理差动变压器等效电路差动变压器输出电压的特性曲线当活动衔铁向上移动时,由于磁阻的影响，W2a中磁通将大于W2b，使M1M2，因而E2a增加，而E2b减小。反之，E2b增加，E2a减小。因为Uo=E2a-E2b，所以当E2a、E2b随着衔铁位移x变化时，Uo也必将随x而变化。当衔铁偏离中间位置而使Z1=Z+ΔZ增加，则Z2=Z-ΔZ减少。这时当电源u上端为正，下端为负时，电阻R1上的压降大于R2上的压降；当u上端为负，下端为正时，R2上压降则大于R1上的压降，电压表V输出上端为正，下端为负。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上压降二个向量是互相垂直的，如下图b所示。当电感L变化时，输出电压的幅值不变，相位角随之变化。电感式传感器电感式位移传感器实例分为变磁阻式、变压器式、涡流式等特点：工作可靠、寿命长灵敏度高，分辨力高精度高、线性好性能稳定、重复性好电磁感应利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量变磁阻式传感器4.1.1工作原理变磁阻式传感器通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻，即分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积δ的传感器。目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器014.1.2输出特性L与δ之间是非线性关系，特性曲线如所示。02变隙式电压传感器的L-δ特性当衔铁处于初始位置时，初始电感量为01当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0－Δδ，则此时输出电感为02分析：灵敏度为01可见：变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。02与衔铁上移切线斜率变大衔铁下移切线斜率变小为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。01交流电桥式、变压器式交流电桥以及谐振式等。4.1.3测量电路02当Qω2LC且ω2LC1时1.电感式传感器的等效电路高Q值有ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)，则电桥输出电压为(4-20)壹贰2.交流电桥式测量电路3.变压器式交流电桥BA使用元件少，输出阻抗小,获得广泛应用变压器电路当传感器衔铁上移：如Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ，01当传感器衔铁下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ，此时02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。03使用相敏整流，输出电压U0不仅能反映衔铁位移的大小和方向，而且还消除零点残余电压的影响，非相敏整流电路；（b）相敏整流电路调幅电路：特点：此电路灵敏度很高，但线性差，适用于线性度要求不高的场合。4.谐振式测量电路分为：谐振式调幅电路和谐振式调频电路。调频电路：传感器电感L的变化引起输出电压频率的变化。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 。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。传感器电感L变化会引起输出电压相位变化.213自感传感器的灵敏度传感器结构灵敏度转换电路灵敏度总灵敏度第一项决定于传感器的类型第二项决定于转换电路的形式03第三项决定于供电电压的大小04气隙型、变压器电桥传感器05传感器灵敏度的单位为mV/(μm·V)06电源电压为1V，衔铁偏移1μm时，输出电压为若干毫伏0102变磁阻式传感器的应用变隙电感式压力传感器结构图把被测的非电量变化转换为线圈互感变化根据变压器的基本原理制成的，次级绕组用差动形式连接。差动变压器结构形式：变隙式、变面积式和螺线管式等。在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1～100mm机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。差动变压器式传感器变隙式差动变压器1.工作原理输出特性在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下,