（机械电子工程专业论文）lvdt位移传感器数字信号处理算法及电路研究.pdf

浙江大学硕士学位论文摘要 摘要 随着电液伺服控制技术的发展，电液伺服阀在工业领域中得到广泛的应用。 实践证明，电液伺服阀通过采用阀芯位移传感器检测阀芯位移并反馈位移信号， 构成闭环系统，有利于提高电液伺服阀的频响与控制精度。l t 作为应用最广 泛的电液伺服阀阀芯位移传感器之一，其位移检测的精度对电液伺服阀的闭环性 能有直接的影响。因此，l v d t 及其信号处理电路的研究是目前研究的热点。本 文主要通过电磁场分析软件a n s o r m a x w e u 对l t 进行了2 d 模型的建立，并 进行了详细的电磁场仿真分析，对l t 的电磁场特性进行了深入的研究。同时， 针对传统l 、巾t 模拟信号处理电路存在的温漂、功耗较大、非线性校正难等问题， 提出了以数字信号处理方法为基础的l v d t 信号处理的方法，对l v d t 数字信 号处理数字算法进行了深入的研究，并进行了相关的实验研究。 论文的第一章在简要介绍了电液伺服控制技术以及电液伺服阀阀芯位移检 测技术的发展概况后，对国内外l v l ) t 及其信号处理方法的发展与研究现状进行 了详细的介绍。随后，针对研究现状存在的不足提出了本课题的研究目标及内容。 论文的第二章主要对l ) t 的理论基础进行了深入分析。首先，对目前最为 常用的三段式l 、_ ，d t 的工作原理进行了详细的阐述，并建立其等效电路模型，推 导了其等效电路模型下的电气特性关系式，并就其激励频率与输出之间的关系进 行了分析。其次，根据电磁场相关知识，建立了三段式l ) t 的数学模型，得到 了其结构参数与输出之间的数学表达式。 论文的第三章对l v d t 进行了建模及仿真研究。针对l 、仍t 的结构特点， 在电磁场仿真软件a n s o f m a x w e u 中建立了其2 d 模型，并进行了线圈的模型简 化，对l 、巾t 进行了静磁场仿真与瞬态场仿真。静磁场仿真研究了l v d t 的磁 场分布、两个次级线圈与初级线圈间互感的变化规律。瞬态场仿真研究了涡流效 应、电压源激励频率、电流源激励频率以及线圈匝数等对l v d t 输出特性的影响， 并进行了部分实验对比。 论文的第四章对l v d t 的数字信号算法进行了研究。针对正弦信号激励的存 在的功率放大电路晶体管功耗较高及较高频率下其幅值与频率较难同时稳定的 问题提出了以方波信号作为激励信号的方法。同时，对当前l 、巾t 的数字信号处 i i 浙江大学硕士学位论文 摘要 理算法进行了对比，并对正弦波幅值三点估值法进行了深入的研究分析。最后， 对l 、，d t 的温度补偿方法及非线性校正方法进行了讨论，提出了软件实现的温度 补偿方法及非线性校正方法。 论文的第五章在前文算法研究的基础上研制了l v d t 数字信号处理电路板 以验证算法。采用所研制的l v d t 数字信号处理电路板进行了静态测试与动态测 试。其中，静态测试对温度补偿的方法进行了研究，验证了所采用温度补偿方法 的正确性与局限性，并验证了l t 非线性校正方法的正确性。动态测试研究了 l v d t 数学信号处理电路板中激励频率对l v l ) t 动态响应特性的影响，得出相关 结论。 论文的第六章对本课题已完成的研究情况作了全面的总结，并指出了在研究 工作中亟待解决的问题，提出了今后研究工作的重点。 关键词：l v d t ，电磁场仿真，数字信号处理，温度补偿，非线性校正 i i i 浙江大学硕士论文abstmct a b s t r a c t a l o n g w i m e l e c t r o - h y d r a u l i c s e r v oc o n t r o l t e c l l n 0 1 0 9 yd e v e l o p m e n t ， t h e e l e 仃d - h y d r a u l i cs e r v ov a l u ei sw i d e l ya p p l i e di i li 1 1 d u s t r i a lf i e l d p m c t i c eh a sp r o v e dt h a t m a ti tc a ni m p r o v et h e 丘e q u e n c yr e s p o n s ea r l dc o n 乜o lp r e c i s i o no fm ee l e 仃o _ h y d r a l l l i c s e ov a l u eb ym eu s eo fs p o o ld i s p l a c e m e n ts e n s o rt of o n l lac l o s e dl o o ps y s t e m l v d t ， a so n eo ft 1 1 em o s tw i d e l yu s e de l e t r o h y d r a u l i cs e r v ov a l u es p o o ld i s p l a c e m e n ts e n s o r s ，i t s d i s p l a c e 玎：l e l l td e t e c t i o na c c u r a c yh a sad i r e c te f r e c to nm ee l e t r o _ h y d r a u l i cs e ov a l u e s c l o s e d - l o o pp e r f o n n a n c e t h e r e f o r e ，l d ta n di t ss i 罂l a lp r o c e s s m gm e t h o d sa r et h eh o t t o p i co f 饥唧m tr e s e a r c h t 1 1 i sp 印e rm a i l l l yb u i l d su pa 2 dm o d e la 1 1 dc a r r i e so nm ed e t a i l e l e c 仃o m a 弘e t i cf i e l ds i m u l a t i o na n da n a l y s i si nm e a n s o rm a x w e l l m e 删l l i l e ，t h j sp 印e r d e m o n s 仃a t e sad i g i t a ls i 弘a lp r o c e s s i n gm e d so fl v d ta c c o r d i n gt om ep r o b l e ms u c h a st h et e m p e r a t u r e 缸r ，l a r g ep o w e rc o n s u i i l p t i o n ，d i m c u l t i e si 1 1n o i l l i n e a rc o r r e c t i o n 血 t r a d i t i o n a ll ta i l a l o gs i 印a lp r o c e s s i n gm e t h o d s ，a n da d v a l l c e dr e s e a r c ho nd i g i t a l s i 印a lp r o c e s s 啦m e t h o d so fl v d t 趾d s o m er e l a t e de x p e r i i l l e n th a sb e e nd o n e t h ef i r s tc h a p t e rf i r s tb r i e n yi n t r o d u c e sm ed e v e l o p m e n to fb o me l e 仃o - h y d r a l l l i c s e oc o i l 廿i o l t e c h n o l o g y a 1 1 dt h ee l e c t r o h y d r a u l i cs e o v a l v es p o o ld i s p l a c 锄e n t d e t e c t i o nt c c h n o l o g yd e v e l o p m e n ts t a t u s ，a i l dt h e ni n t r o d u c e st 1 1 er e s e a r c hs t a t u so fl v d t 矗d “ss i 乒a lp r o c e s s i n gm e m o d sa th o m ea n da b r o a d f i n a l l y ，p u tf o 刑a r dt h eg o a lo f 锄s t o p i ca i l dc o n t e n ti nv i e wo f t l l es h o n c o m i i l g so fm ec u r r e n tr e s e a r c h t h es e c o n dc h a p t e rm a k e sad e 印a 工l a l y s i so fl v d tm e o r e t i c a lb a s i s f i r s t l m 也em o s t c o m m o i l l y u s e dl v d t t l l r e es e c t i o nt y p el v d t sw o r k i n gp 血1 c i p l ei sp r e s e n t e di nd e t a i l ， a n dt h e ne s t a b l i s hi t se q m v a l e n tc i r c u i t ，i nw l l i c hw ec a l lg e tm ee l e c t r i c a lc h a r a c t e r i s t i c s r e l a t i o n s h i p ，a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t 、) l ，e e nm ei n c e n t i v e 丘e q u e n c yr e s p o n c ea i l do u 印u ti s a i l a l y z e d s e c o n d l y ，e s t a b l i s h e st h em 砒锄a t i c a lm o d e l o ft 1 1 e 妇e es e c t i o n 姊el v d t a c c o r d 啦t ot h ee l e c 仃o m a 弘e t i cf i e l dl m o w l e d g e ，a 1 1 dg e tm em a m e m a t i c a le x p r e s s i o n b e t w e e ni t s 咖r l l c t u r ep a r 锄e t e r sa n dt h eo u t p u t n l et h i r dc h 印t e ri sm a i l l l ya b o u tl tm o d e l m ga i l ds 油u l a t i o n hh a se s t a b l i s h e da 2 dl 、，d tm o d e lw i mac o i lo fs i m p l i f i e dm o d e li nt 1 1 ee l e c t r o m a g n e t i cf i e l ds i i i m l a t i o n i v s o f t w a r ea n s o rm a 】( w e ni nt l l el i g h to fm es 臼m c n 盯ec h a r a c t e r i s t i c so fl v d t a i l db o m t 1 1 e s t a t i cm a g n e t i cf i e l d 砒1 dt r a i l s i e n tf i e l ds i m u l a t i o ni sc a i t i e do u t t h es t a t i cm a g n e t i cf i e l d s i m u l a t i o ni so ns t u d yo ft h em a g n e t i cf i e l dd i s t r i b u t i o na 1 1 dt h ec h a n g i n gm l eo fm u t l 】a l i n d u c t a l l c eb 咖e e nt h el tt 、) l ，o s u b p r i m ec o i l sa n dp r i m a uc o i l t r a n s i e mf i e l d s i m u l a t i o ni so ns t u d yo ft h e 砌u e n c eo nt h el v d t o 呻u tc h a r a c t e r i s t i co fe d d yc 岍e n t ， v o l t a g es o u i c ei n c e n t i v e 仔e q u e n c y ，c u r r e ms o u r c ei n c e m i v ee e q u e n c ya n dc o i lc i r c l e m 呱【b e r ，f o l l o w i n gs o m ee x p e r i m e n th a sd o n et om a l 【ec o m p a r i s o n t h ef o u r t hc h a p t e ri sa b o u tr e s e a r c ho nd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i l l ga l g o 打吐l i no fi v d t t h ee x i s t e n c eo ft h e 锄p l i f i e rc 沁u i to ft h es i n e 血e n t i v e s i 印a lh a s1 1 i 曲e rp o w e r c o l l s u m p t i o n ，a 1 1 dd i m c u l t yi ns t a b l i z i n gi t s 跗l p l i t u d ea n d 丘e q u e n c yu n d e rh i 曲舶q u e n c y ， s ot l l a tas q u a r ew a v es i 印a la se x c i t 撕o ns i 盟a lm e m o di si i l _ 吨d u c e d a tt h es 锄et i i i l e ， m ec u r r e ml v d t d i g i t a ls i 弘a lp r o c e s s i n ga l g o r i m ma r ec o m p a r e d ，a n dt h es i l l ew a v e a i 】1 p l i t u d et h r e ev a l u a t i o n sm 甜l o di so n 也e 凡r m e rr c s e a r c ho fa i l a l y s i s f i n a l l mm eu 巾t t e n 叩e r a t u r ec o m p e n s a t i o nm e t h o da 1 1 dm en o m i n e a rc o n e c t i o nm e t h o da r ed i s c u s s e d 龇i d p r e s e m 也em e t h o d sb a s eo ns o 脚a r et or e a l i z eb o lt e n 叩e r a _ t u r ec o m p e n s a t i o nm e t h o da 芏1 d n o n l i i l e a rc o n e c t i o nm e t h o d al 、巾td i g i t a ls i 弘a lp r o c e s s i n gc i r c u i tb o a r dw a sm a d eb a s e d o nt 1 1 es t u d vo ft l l e a l g o r i n l i n 幽d u c ea b o v et ot e s ta l g o d n l mi nm ef i f d lc h a p t e r t h es t a t i ct e s ta 1 1 dd y n 锄i c t e s tw a sc 撕e do nw i mt h el t d i g i t a ls i 盟a lp r o c e s s i l l gc i r c u i tb o a r d t h es t a t i ct e s “s t ， r e s e a r c ho nt 锄p e r a t u r e c o m p e n s a t i o na l g o r i 吐n ， i 1 1w 1 1 i c h v e r i f y1 ：1 1 et e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o nm e 岫di sc o 玎e c tb u th a sl i n l “a t i o n s ，a i l dv e r i f yt 1 1 ec o r r e c t n e s so ft l l e n o r l l i n e a rc o r r e ：c t i o nm e m o do fl v d t d 脚i ct e s ti so nt h ei 1 1 n u e n c eo ft h ei n c e n t i v e l 、d t 丘e q u e n c yo nt 1 1 ed y n 锄i cr e s p o n s ec h a r a c t e r i s t i c sb yt h el v d ts i g l l a lp r o c e s s i n g c i r c 呖tb o a r d ，a i l dt l l a tt h er e l e v a l l tc o n c l u s i o n sa r e g o t t h es i x 也c h a p t e rc o m p r e h e n s i v e l ys u n m 撕e st h ec o n l p l e t e dw o r ka n dp o n s o u t p r o b l e mt ob es o l v e di nt 1 1 i sr e s e a r c h ，p r o p o s e dt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hf o c u s k e yw o r d s ：【：v d t ，e l e c t r o m a g n e t i cf i e l ds i m u l a t i o n ，d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g ，t e n l p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n ，r l o m i l l e a rc o r r e c t i o n v 浙江大学硕士学位论文 致谢 致谢 本学位论文是在我攻读硕士学位期间的导师孔晓武老师的悉心指导与亲切 关怀下完成的，论文凝聚了导师的智慧和心血。藉此论文完成之际，谨向我的导 师表示崇高的敬意和衷心的感谢! 导师渊博的学识、富于远见的学术眼光、敏锐 的思维、严谨的治学态度、精益求精的态度和勇于开拓进取的精神，时刻激励着 我奋发向上，开拓进取。在导师的悉心指导和熏陶下，我在科学研究与专业技能 方面取得了长足的进步。导师的谆谆教诲不仅培养了我勤奋严谨的治学态度，更 让我懂得了如何做人。攻读硕士学位期间，从导师以及课题组成员身上学到了很 多做人做事的学问，这一切将使我受益终生。 感谢远方的父母及亲人对我无私的关爱，在我人生的成长道路上一直默默的 支持与鼓励着我。 感谢远方的刘晓妍，在我意志消沉的时候一直鼓励着我奋发向上，在我最需 要帮助的时候给予我强大的精神支持。 感谢课题组方锦辉博士、国凯博士、熊义博士、邓业明硕士、李葳硕士、凌 振飞硕士、马冲硕士、郑祥格硕士、满珍硕士、蒲曾坤硕士、万刚硕士、叶太林 硕士、李世振硕士、谢英太硕士在我最需要帮助的时刻给予我学习上、生活上、 精神上的帮助。 感谢室友刘国雄硕士、胡世松硕士对我日常生活的关心和帮助，我们在一起 度过了短暂而充实的硕士生生涯。祝工作顺利、前程似锦。 感谢浙江大学对我的培养，浙大这百年名校所凝聚出来的求是创新、开拓进 取的精神和深厚的底蕴，将深深影响我今后的人生旅程。 最后，谨向所有给予我关心、指导和帮助的老师、同学和朋友们致以最诚挚 的谢意! 刘志才 二零一二年五月于浙大 浙江大学硕士论文 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 当前，液压伺服控制作为一门新兴的科学技术，因为其功率大、响应速度快、控 制精度高、抗负载刚度大等突出优点，在工业自动化领域中应用极为广泛。在要求大 功率、快速、精确反映的控制系统中有广泛的应用。液压伺服系统根据传递介质的形 式或者信号的不同又可分为机械液压伺服系统、气动液压伺服系统及电液伺服系统。 机械液压伺服系统中输出信号给定、反馈信号和比较都采用机械构件实现，结构简单、 工作可靠，其缺点是系统的校正及增益的调整不方便。气动液压伺服系统中，信号的 检测及放大均采用气动元件实现，其测量灵敏度高、工作可靠、但需要有气源等附属 设备。电液伺服系统中，偏差信号的检测、放大、校正均采用电子、电气元件实现。 灵活性强、校正及增益的调整方便、并且能够与计算机相结合，利用计算机强大的信 息处理能力，使系统具有更强大的功能和更广泛的适应性。【1 电液伺服控制系统中，电液伺服阀将系统的液压部分与电气部分连接起来，实现 电、液信号的放大和转换及对液压执行元件的控制。作为电液伺服控制系统的核心元 件的电液伺服阀，其性能的好坏对控制系统的整体性能有至关重要的影响。 2 通常情况下，使用位移传感器获取阀芯的位移信号并反馈，构成闭环控制系统， 对电液伺服阀的响应速度和控制精度的提高有显著效果，对提高电液伺服阀的整体性 能起到重要作用。【3 】因此阀用位移传感器的研究是目前的研究热点。影响位移反馈信 号精度的因素不仅有位移传感器本身，其信号调理电路也对反馈信号的精度有着重要 的影响。因此，对位移传感器及其信号处理电路的研究有着重要的实际意义。 位移的测量方法种类繁多，常用的有机械测量法、气动测量法、电磁测量法、光 学测量法。电磁测量法可分为霍尔式、电位计式、电感式、应变式、磁致伸缩式、磁 栅式、电涡流式、电容式等。各种位移传感器的其主要性能参照“表1 1 ”。 4 。5 】 在液压控制系统 6 刁1 中，由于所处环境较为恶劣( 高压，油污，电磁干扰等) ，因 此一般选用环境适应能力较强抗干扰能力强的位移传感器。从“表1 一l ”可以看出， 电磁式的位移传感器可实现非接触式测量，使用寿命高，因此比较适合应用于液压场 合。此外，电磁式位移传感器直接处理电信号，不仅便于信号的检测、处理和控制， 浙江大学硕士论文 第一章绪论 而且还有利于提高整个系统的集成化程度。 表1 一l 各种位移传感器主要性能指标 类型 测量范围精度线性度特点 电 导电塑料 1 3 0 0 咖0 1 o 1 结构简单、电路简单、成本低 位 变阻器导电塑料分辨率好；导电塑料式的 计 滑线 1 10 0 0 衄0 5 o 5 机械结构不牢固，可靠性较差，滑 式 变阻器 线式结构牢固，但分辨率差，噪声 大 应 不粘贴型 0 15 应变士0 1 o 1 体积小，成本较低，灵敏度及分辨 变 粘贴型o 3 应变 o 1 o 1 率较高；温度影响较大，需要使用 一 式 半导体型o 2 5 应变 23 2 0 高绝缘电阻 结构简单，动态响应好，灵敏度， 霍尔式 1 2 蚴 分辨率高，可用于非接触测量；受 介质影响大，温度影响大，非线性 较大，量程范围较小 差动电感式 1 2 0 0 衄 0 0 5 o 5 一 灵敏度高，结构可靠、牢固，温度 ( l v d t ) 3 和湿度影响小，分辨率高，可实现 o 1 非接触测量；差动电感式频响较低， 电 感应 o 2 m m1 o 0 5 差动变压器式存在零点残余电压， 感同步器电涡流式易受被测导体物理性能、 式 差动 2 5 2 0 0 0 眦、+ + o 0 5 几何形状及尺寸的影响，处理电路 变压器 0 0 5 一0 5 复杂 o 5 电涡流式 2 5 2 5 m m1 3 3 电 变面积 1 1 0 c m1 结构简单，灵敏度高，动态响应好， 容 0 0 0 5 分辨率高，非接触测量；受介质和 式 变极距 1 0 u f l o 岫0 1 1 温度影响大 磁栅式 1 2 0 m 分辨率约为1um 磁致伸缩式 5 0 一3 0 0 0 c mo 1 o 1 分辨率高，稳定性好；价格较高 液压系统中使用的位移传感器主要考虑的因素有： 高精度、高灵敏度 2 浙江大学硕士论文 第一章绪论 良好的线性度 非接触式测量 耐高压 抗干扰能力强 重复度好 电感式位移传感器是利用线圈自感或者互感的变化实现测量的一种装置。电感式 传感器的核心部分是可变自感或可变互感，其主要特征是具有线圈绕组，一般要利用 磁场作为媒介。目前，液压系统中使用的电感式位移传感器主要有线性可变差动变压 器式位移传感器及电涡流位移传感器，其中最为常用的是线性可变差动变压器式位移 传感器，简称n d t 【8 _ 9 】。 l t 的其结构示意图如图1 1 所示，包含一个初级线圈、两个次级线圈、可动 铁芯、线圈骨架、连杆及壳体。其中两个次级线圈反向串接( 即接成差动模式) ，当 初级线圈接入交流电压时，通过互感作用，在其次级线圈中产生电压，次级线圈中产 生的电压大小与铁芯的位置线性相关，其输出为两个次级线圈的电压差值，铁芯位于 中间时两个次级线圈中的电压大小相等方向相反，输出为零，称之为“零位”( 实际 上一般会存在零点残余电压，输出不为零) 。 图1 1l 、巾t 结构示意图 l 打位移传感器的突出优点有： 结构简单，工作可靠，线性度好，重复性好 非接触式测量，使用寿命长 最高精度可达o 0 5 ，绝对误差1 “m 重复性0 1 “m 灵敏度高，每毫米位移量输出信号电压可高达几百m v 到几伏 浙江大学硕士论文第一章绪论 分辨率高，理论上为无限分辨率，实际上一般为o 1 “脚，最高可达0 0 0 0 1 “m 时间常数小，频带宽，可达5 0 0 h z 或以上 电涡流传感器的结构示意图如图1 2 所示，包括线圈、骨架、接头等部分。电涡 流传感器基于电涡流效应工作，当通过金属导体的磁通发生变化，就会在导体内形成 闭合的感应电流即电涡流抵抗磁场变化，从而引起产生磁场的线圈阻抗发生变化，这 称为电涡流效应。其检测原理如图1 3 所示，线圈放置于被测导体处，钱圈中通过交 变电流时，金属导体中将会产生感应电流，此电流会产生一个与原来磁场方向相反的 磁场作用在线圈中，削弱线圈电流产生的磁场，使线圈中的阻抗、电感及品质因数等 发生变化，通过检测阻抗、电感等以反映位移的变化。电涡流位移传感器具有非接触 测量、灵敏度高、频响高、抗干扰能力强、不受油污等介质影响等优点。其缺点是受 被测物体的材料、表面平整度、尺寸及温度等因素影响较大。 辍躐囊 十。 图1 2 电涡流传感器结构示意图 1 一一线圈 2 一一骨架3 一一衬套图1 3 电涡流检测原理图 4 一一支座5 一一电缆6 一一接头 1 2l v d t 的发展现状 g y t i a i l 等建立了l v d t 的磁路方程 1 0 ，对l v d t 的磁路磁阻、互感、灵敏 度、输出电压的计算做了详细的推导。s c h a e v i t z 公司的工程师j a c k s o ns z c z 灿a k 等研 究了l 、t 的信号调理，对激励源、信号源、信号调制类型、放大器、过滤器及专用 的调理芯片等做了详细的介绍【n 】。以上理论基础为l 、t 及其信号调理提供了理论依 据。 l t 在国外发展比较迅速，国外有很多知名的l v l ) t 位移传感器生产厂商如美 浙江大学硕士论文第一章绪论 国的p a c k 谢n g 公司、英国的s e 公司、英国的s o l 锄o n 公司、德国的s c h u l t z 、日本 新光电子公司、美国的s c h a e v i t z 公司等，其研究进展主要体现在产品的更新换代速 度以及产品性能的提升上。 l v d t 按照供电方式不同可分为直流型及交流型，即d c l v d t 、a c l v d t 。图1 4 为s c h l l l t z 公司的a w a x 0 1 5 型d c l v d t 【12 1 ，其性能指标如表1 7 所示。图1 5 为 s c h a e v i t z 公司的m h r 2 5 0 型a c l v d t 【13 1 ，其性能指标如表1 2 所示。 图1 4s c h u i t z 公司d c _ l v d t图1 5s c h a e v i t z 公司a c 一【d t 表1 2s c h u l l z 公司的l ，v d t 样本的性能指标 量程( 1 1 1 i n )1 5 电源电压范围( v )1 8 一一3 0 电流损耗( i n a ) 5 表1 3s c h a e v i t z 公司的l v d t 样本的性能指标 量程( m m )6 3 5 线性度( f ，r 。) 0 3 5 灵敏度( i n v m m ) 9 4 输入电压( v ) 3 激励频率范围( k h z ) 2 一一2 0 工作温度范围( ) 5 5 一一1 5 0 耐受冲击( m s ) 9 0 0 国内，浙江大学流体传动及控制国家重点实验室曾研究开发出c w d g h 0 4 耐高 压l v d t 位移传感器。该传感器通过采用耐高压导管，能够在高压环境下工作，使用 与液压场合，其主要性能指标如表1 4 所示。 表1 4c w d g h 0 4 耐高压传感器性能指标 量程( 衄) 4 精度等级 0 5 级 线性度 0 5 重复性误差 0 。类似的，当铁芯向左移动时嘞1 冯2 一 19 m m 一+ 一22 m m0 j | ，蜒 ： ，：，。 00 墨多墨_ _ o | _- 二f 参l 一 ；多茎+ 二：i 一 ； ；：二二二菩事等：手雩ii_i ：o。jj：)：_ii：|jj_i：i； ” 位移( m m ) 图3 3 7 耐压环厚度变化是的输出曲线 l 、，d t 模型中需要考虑涡流效应的导体主要是铁芯、耐压环、壳体。以耐压环为 例，由图3 3 7 可知，铁环厚度变化是对输出的线性度影响不大，对输出的灵敏度有 较大影响。耐压环的厚度越厚，其输出的灵敏度越低。这是因为耐压环厚度越厚其涡 流损耗也越大，因此，铁环的厚度选择上应该在满足耐压条件下即可，过厚了会导致 浙江大学硕士论文第三章l v d t 电磁场仿真 输出的灵敏度降低。 要减少l v d t 涡流损耗，在磁导率不变的条件下，铁芯、耐压环、壳体因选择导 电率较低的材料，同时铁芯也可开孔加工成空心状。 3 4 6 线圈匝数对输出的影响 l ) t 初级与次级线圈的匝数对其输出均有较大的影响。现分别把输入线圈匝数 增大一倍( n 1 = 7 8 0 ，n 2 = 6 5 5 ) ，初级线圈匝数不变，次级线圈匝数增大一倍( n 1 = 3 9 0 ， n 2 = 1 3 1 0 ) ，如图3 3 7 所示。其输出曲线如图3 3 8 所示。可见，初级线圈匝数与次级 线圈匝数分别放大相同的倍数时，输出都会由增大，可见，线圈匝数的改变会直接影 响输出的灵敏度，而且初级线圈对输出的影响比次级线圈的影响要大。 i ；t l 抽m 缸b | h m ： 螽啦。叫i t 曲t s l i - ： 图3 3 8 改变线圈匝数 浙江大学硕士论文 第三章l v d t 电磁场仿真 位移( m m ) 图3 3 9 改变线圈匝数时l v d t 的输出 3 4 7 激励频率对其输出的影响 由第二章中的l v d t 等效模型与数学模型中可见l 旧t 的输出是受其激励频率大 小影响的。且电压源激励下与电流源激励下频率对l v d t 的影响规律有所不同。 图3 4 0 输出电压与激励电压频率的关系 l ) t 的铁芯位置设为3 o m 聊。以相同幅值( 1 2 5 v ) 的正