电感式传感器课件.ppt

二極體相敏檢波電路及波形u1為輸入信號——交流電橋輸出的調幅信號，u2為基準信號，二者頻率相同，幅值上u2u1；當u1=0時，在u2作用下，在正半周時，VD3、VD4導通；在負半周時，VD1、VD2導通，電流錶輸出始終為零；當u1≠0時，若u1和u2相位相同，iM=(i1+i4)-(i2+i3),輸出電流始終為正值；當u1≠0時，若u1和u2相位相反，iM=(i2+i3)-(i1+i4),輸出電流始終為負值；互感型感測器的工作原理是利用電磁感應中的互感現象，將被測量(位移)轉換成感應電勢的變化。由於常採用兩個次級線圈組成差動式，故又稱差動變壓器式感測器。實際中多採用螺管線圈型差動變壓器。感測器輸出電壓(調幅波)反映了位移的大小及方向，但因為交流信號，只有接入相應電路（相敏檢波、差動整流等），才能提取出這兩種資訊。M1M2i感應電勢互感感測器判斷鐵芯移動大小和方向，消除零點殘餘電壓12341234互感感測器其中：ρ金屬電導率，μ金屬磁導率，r線圈與被測物體的尺寸因數，f激磁電流頻率，x線圈與導體間的距離基於法拉第電磁感應原理，當感測器線圈通以正弦交變電流I1時，線圈周圍空間將產生正弦交變磁場H1，被測導體內產生呈渦旋狀的交變感應電流I2，稱電渦流效應。電渦流產生的交變磁場H2與H1方向相反，它使感測器線圈等效阻抗發生變化。電渦流式感測器應用：x——位移、厚度、振幅； ρ——表面溫度、電解質濃度、材質判別等； μ，ρ——無損探傷等。特點：非接觸連續測量，靈敏度高、頻響寬、解析度高渦流分佈在導體表面電渦流式感測器忽略鐵芯、銜鐵磁阻，磁阻約等於空氣隙磁阻。L=W*W/Rm，Rm=2δ/μA思考：怎樣測量流量、壓力和振動？*電感式感測器電感式感測器電感式感測器是基於電磁感應原理，將輸入量轉換成線圈自感和互感變化量的一種裝置。常配以不同的敏感元件用來測量位移、壓力、振動、流量、比重等物理參數。電感式感測器優點：結構簡單、可靠，測量力小（銜鐵重為（0.5~200）×10-4N時，磁吸力為（1~10）×10-4N）；解析度高，可測量機械位移0.1μm，角位移0.1角秒；輸出信號強，電壓靈敏度達數百毫伏每毫米，有利於信號傳輸與放大。重複性好，線性度優良。缺點：存在交流零位信號不宜於高頻動態信號測量自感L與氣隙δ成反比，而與氣隙導磁截面積A成正比。W——線圈匝數，μ0——空氣磁導率。變磁阻式自感感測器變氣隙式自感感測器變面積式自感感測器也可認為是有效線圈匝數變化引起自感變化。螺管式自感感測器螺管式自感感測器特點：線圈中段靈敏度最高，線性度最好；由於空氣間隙大，磁路磁阻高，靈敏度低，但線性範圍大；測量範圍：5~50mm，非線性誤差在±5%左右；易受外部磁場干擾；線圈分佈電容大；線圈框架尺寸和形狀穩定性要求高。兩個結構完全相同的自感線圈組合在一起形成差動結構，可提高靈敏度，改善輸出特性的非線性，實際中常用。差動測量系統差動測量系統差動式電感感測器工作原理及輸出特性差動測量系統差動測量系統，間隙改變量與 呈理想線性關係差動測量系統差動式自感感測器的線圈可以用複阻抗Z等效，常採用交流電橋、諧振電路等測量。交流電橋交流電橋平衡條件為：若阻抗寫成複指數形式時，平衡條件為:自感感測器測量電路令實部、虛部分別相等。電感式電橋當電橋不平衡時，試寫出輸出電壓eo的運算式。輸出電壓，以d為參考點當感抗遠大於直流電阻時：變壓器電橋自感感測器測量電路L1和L2是差動電感感測器相鄰兩個橋臂，輸出電壓的大小和極性反映了被測量的性質（如位移的大小及方向）。由於輸出是交流電壓，需要專門的電路來鑒別輸出電壓的極性，以確定銜鐵的位移方向。變壓器電橋與電阻平衡電橋相比：優點：元件少，輸出阻抗小；缺點：變壓器副邊不接地，容易產生來自緣原邊的靜電感應電壓，使高增益放大器不能正常工作。交流電橋的調製與解調交流電橋的調製與解調交流電橋的調製與解調交流電橋的調製與解調已調製波的頻譜相當於將調製波的頻譜移至載波頻率±f0處，幅值下降一半。交流電橋的調製與解調