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传感器与检测技术 学习情境3 位移的检测 3-1精密零件尺寸的检测 一、 自感式传感器 先看一个实验： 电感传感器的基本工作原理演示 F 电感传感器的基本工作原理演示 气隙变小，电感变大，电流变小 电感传感器的基本工作原理 当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感量L和感抗XL 较小，所以电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，电流减小。 自感式电感传感器常见的形式 变隙式 变截面式 螺线管式 电感量计算公式 请分析电感量L与气隙厚度?及气隙的有效截面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。 差动电感传感器的特点 在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。 差动式电感传感器的特性 从曲线图可以看出，差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。 测量转换电路 测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（幅值），还可以反映位移的方向（相位）。这种检波电路称为相敏检波电路。 相敏检波输出特性曲线 二、差动变压器式传感器 电源中用到的“单相变压器”有一个一次线圈（又称为初级线圈），有若干个二次线圈（又称次级线圈）。当一次线圈加上交流激磁电压Ui后，将在二次线圈中产生感应电压UO。在全波整流电路中，两个二次线圈串联，总电压等于两个二次线圈的电压之和。 差动变压器式传感器的工作原理 差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量M的变化的装置。当一次线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。 差动变压器式传感器的等效电路 结构特点： 两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。 灵敏度与线性度 差动变压器的灵敏度一般可达0.5~5V/mm，行程越小，灵敏度越高。 为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右为宜。电源频率以1~10kHz为好。 差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。 测量电路 差动整流的特点：电路是以两个桥路整流后的直流电压之差作为输出的，所以称为差动整流电路。它不但可以反映位移的大小（电压的幅值），还可以反映位移的方向。 电感式传感器的应用 1、位移测量 其他电感测微头 模拟式及数字式电感测微仪 轴向式电感测微器的内部结构 1—引线电缆 2—固定磁筒 3—衔铁 4—线圈 5—测力弹簧 6—防转销 7—钢球导轨（直线轴承） 8—测杆 9—密封套 10—测端 11—被测工件 12—基准面 电感式滚柱直径分选装置 滚柱直径分选装置 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗） 电感式滚柱直径分选装置 测微仪 电感式滚柱直径分选装置（外形） 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 仿形铣床外形 仿形机床采用闭环工作方式 电感式轮廓仪 旁向式电感 测微头 压力测量 1—压力输入接头 2—波纹膜盒 3—电缆 4—印制线路板 5—差动线圈 6—衔铁 7—电源变压器 8—罩壳 9—指示灯 10—密封隔板 11—安装底座 压力测量用的膜盒 膜盒由两片波纹膜片焊接而成。所谓波纹膜片是一种压有同心波纹的圆形薄膜。当膜片四周固定，两侧面存在压差时，膜片将弯向压力低的一侧，因此能够将压力变换为直线位移。 烟台职业学院 单元1 精密零件尺寸的检测 任务1. 认识电感式传感器 任务2.用电感式传感器检测精密零件尺寸 能