自感式传感器.ppt

同理，当传感器衔铁移动方向相反时空载输出电压两种情况输出的电压大小相等，方向相反，即相位差1800。用示波器无法判别交流电压的相位，因此为判别衔铁位移方向，即要判别信号的相位，需在后续电路中配置相敏检波器来解决。交流电压，无方向性第17页,共27页，2024年2月25日，星期天(2)相敏检波电路当差动衔铁居中时，Z1=Z2=Z，输出电压V=0。当衔铁偏离中间位置而使Z2=Z+ΔZ增加，则Z1=Z-ΔZ减少。这时当电源u上端为正，下端为负时，电阻R2上的压降大于R1上的压降；当u上端为负，下端为正时，R1上压降则大于R2上的压降。则有，此时电压表V输出下端为正，上端为负。同理可分析衔铁偏离中间位置使Z1=Z+ΔZ增加，Z2=Z-ΔZ减少时差动电感传感器线圈阻抗两平衡电阻相等相敏整流器交流电源第18页,共27页，2024年2月25日，星期天非相敏整流和相敏整流电路输出电压比较(a)非相敏整流电路；（b）相敏整流电路比较上述两种情况知，输出电压的幅值表示了衔铁位移的大小，极性则反映了衔铁移动的方向。由上图可见，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。第19页,共27页，2024年2月25日，星期天(3)谐振式调幅电路该电路的灵敏度很高，但是线性差，适用于线性要求不高的场合。谐振点的电感值传感器电感第20页,共27页，2024年2月25日，星期天2.调频电路原理：传感器自感L变化将引起输出电压频率f的变化GCLfL变化时，振荡频率随之变化，根据f大小即可测出被测量的值。当L微小变化ΔL后，频率变化Δf为：灵敏度很高，但线性差，适用于线性要求不高的场合。Lf0振荡电路第21页,共27页，2024年2月25日，星期天3.调相电路传感器电感变化将引起输出电压相位变化。设计时使电感线圈具有较高的品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上的压降UL和UR两个相量垂直。相位电桥L变化时，输出电压U0幅值不变，相位角随之变化。第22页,共27页，2024年2月25日，星期天4.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指传感器结构（测头）和转换电路综合在一起的总灵敏度。以调幅电路为例来讨论。空载输出电压第23页,共27页，2024年2月25日，星期天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第三项决定于供电电压的大小如对气隙型传感器、采用图3.1.5的变压器电桥，可得生产中测定传感器的灵敏度是在把传感器接入转换电路后进行的。规定传感器灵敏度的单位为mV/(μm·V)，即当电源电压为1V，衔铁偏移1μm时，输出电压为若干毫伏。第24页,共27页，2024年2月25日，星期天3.1.6自感式传感器应用举例自感式位移传感器自感式压力传感器第25页,共27页，2024年2月25日，星期天1.自感式位移传感器1传感器引线2铁心套筒3磁芯4电感线圈5弹簧6防转件7滚珠导轨8测杆9密封件10玛瑙测端螺管式差动自传感器第26页,共27页，2024年2月25日，星期天*感谢大家观看第27页,共27页，2024年2月25日，星期天关于自感式传感器*3.1自感式传感器3.1.1工作原理3.1.2变气隙式自感传感器3.1.3变面积式自感传感器3.1.4螺线管式自感传感器3.1.5自感式传感器测量电路3.1.6自感式传感器应用举例第2页,共27页，2024年2月25日，星期天3.1.1工作原理线圈自感Ψ——线圈总磁链,单位：韦伯；I——通过线圈的电流，单位：安培；W——线圈的匝数；Rm——磁路总磁阻，单位：1/亨。a)气隙型b)截面型c)螺管型自感式传感器原理图将被测量的变化转换为自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。空气隙很小第3页,共27页，2024年2月25日，星期天li——各段导磁体的长度；μi——各段导磁体的磁导率；Si——各段导磁体的截面积；δ——空气隙的厚度；μ0——真空磁导率S——空气