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文档简介

第二篇常用传感器的原理及应用,1.掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能2.掌握其测量电路3.了解电感式传感器的应用,第6章电感式传感器,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、压力、流量、振动等物理参数。,分类:,6.1自感式电感传感器,1、工作原理可变磁阻式,原理:电磁感应,自感L与气隙成反比，而与气隙导磁截面积A成正比。,变气隙式自感传感器,输出特性非线性；为获得较高灵敏度，气隙的初始值0不宜过大。为获得较好的线性关系，须限制测量范围，使衔铁位移在较小范围内变化，(0),一般取=(0.10.2)0变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：0.0011mm。,变面积式自感传感器,输出特性为线性，因此测量范围大。要提高灵敏度，气隙厚度不能过大。,螺管式自感传感器,结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移(数毫米)测量。,工作原理：当铁芯在线圈中运动时，将改变磁阻，使线圈自感发生变化。,2、差动式自感传感器,两个结构完全相同的自感线圈组合在一起形成差动结构，可提高灵敏度，改善输出特性的非线性，实际中常用。,当/1时，可将上式展开成级数：,差动方式时：,灵敏度：,为原来的两倍。,比较：,显然，若不考虑包括2次项以上的高次项，则成比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。,当气隙相对变化/lMHz)激励电流,高频反射式涡流传感器多用于位移及与位移相关的厚度、振动等测量。,低频透射式电涡流式传感器：,低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。,音频(20kHz)激励电流,原理简化模型：线圈与被测导体等效为相互耦合的两个线圈。,电涡流式传感器的基本特性：,基本特性涡流形成范围:径向为线圈外径的1.82.5倍，且分布不均匀；涡流贯穿深度有限，深度一般可用经验公式求得,涡流强度与x的关系：非线性特性，x/R1可改善线性，提高灵敏度。,一般要求，被测金属的最小尺寸大于传感器线圈直径的2倍；被测物为圆柱体时，其直径要求大于线圈直径的3.5倍。,2、测量电路：谐振电路,传感器线圈L与电容C共同组成并联谐振回路，谐振频率为：,线圈等效电感改变，必然导致回路阻抗或谐振频率变化，从而可间接测量被测参数，对应测量电路：调幅电路调频电路,调幅电路,传感器由振荡器提供高频电源，当传感器谐振频率与电源频率相同时，输出电压u最大。,测量时，传感器等效电感随x而改变，LC回路失谐，输出信号频率虽仍为电源频率，但幅值随x变化，即x对输出信号存在调幅作用。,调频电路,以LC振荡回路的谐振频率作为输出量。,鉴频器：将调频信号转换为电压信号输出。,电涡流式传感器的特点,非接触测量，抗干扰能力强灵敏度高分辨力高，位移检测范围：1mm10mm，最高分辨力可达0.1%。结构简单，使用方便，不受油液等介质影响,6.4电感式传感器的应用,电感式接近传感器（接近开关）,互感式传感器测量板材厚度,电涡流式传感器典型应用,无损探伤,火车轮
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