第4章电感传感器PPT课件

1、电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示气隙变小，电感变大，电流变小F F第1页/共60页一、自感式一、自感式电感传感器的工作原理电感传感器的工作原理 （一）（一）变间隙型电感传感器变间隙型电感传感器 AAlAlRm022112AAlAlNRNLm02211222 磁路总磁阻：故：1200 考虑铁磁材料的磁阻相对很小，则：220202ANANL特点：灵敏、线特点：灵敏、线性差、装配难性差、装配难第2页/共60页 输出特性L与之间是非线性关系， 特性曲线如图所示。2022ANRNLm 变间隙式电感传感器的L-特性第3页/共60页分析：当衔铁处于初始位置时，初始电感量为 02002

2、ANL （4-7） 当衔铁上移时，传感器气隙减小，即=0， 则此时输出电感为0000201)(2LANLLL（4-8） 第4页/共60页当/01时（台劳级数）： 30200001LLLL（4-9） 可求得电感增量L和相对增量L/L0的表达式，即 200002000011LLLL(4-10)(4-11)第5页/共60页同理，当衔铁随被测体的初始位置向下移动时，电感减小有 3020000302000011LLLL（4-13） 对式（4-11）、（4-13）作线性处理，即忽略高次项后，可得 00LL（4-14） 0001LLLL第6页/共60页灵敏度为 0001LLK可见：变间隙式电感传感器的测量范

3、围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移（ 附近） 的场合。 0第7页/共60页 衔铁上移 切线斜率变大与0K20000011LLK20000011LLKv衔铁下移切线斜率变小 第8页/共60页与线性度 衔铁上移：23000LL非线性部分23000LL非线性部分v衔铁下移：v无论上移或下移，非线性都将增大。第9页/共60页sUL1L2RoRooU122131铁 芯 ；2线 圈 ；3衔 铁为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变间隙式电感传感器。 （与差动电容传感器类似）第10页/共60页衔铁上移：两个线圈的电感变化量L1、L2分别由式4-10）及式（4-12）表示

4、， 差动传感器电感的总变化量L=L1+L2, 具体表达式为 4020002112LLLL（4-21） 对上式进行线性处理, 即忽略高次项得 002LL（4-22） 第11页/共60页灵敏度K0为 0002LLK（4-23） 比较单线圈式和差动式： （知道） 差动式变间隙电感传感器的灵敏度是单线圈式的两倍。 差动式的非线性项(忽略高次项)：单线圈的非线性项（忽略高次项)：由于/0 U68 ，则U2 0；而当衔铁在零位以下时， 则有U24 U68，则U2 0且u2与u0均为正半周x 0且u2与u0均为负半周*u1)2(122LLLRRuRux 0，正半周)2(121LLLRRuRux 0，负半周u

5、22正u21正1:11:1要会分析第33页/共60页 由图 （a）、（c）、 (d)可知, 当位移x 0时, u2与u0同频同相, 当位移x 0时, u2与u0为同频同相, 当u2与u0均为正半周时, 见图 4 - 15（a）, 环形电桥中二极管VD1、D4截止, VD2、VD3导通, 则可得图（b）的等效电路。 第34页/共60页 根据变压器的工作原理, 考虑到O、M分别为变压器T1、 T2的中心抽头, 则有 u01= u02= u21= u22= 式中 n1, n2为变压器T1、T2的变比(按1:1计算）。采用电路分析的基本方法, 可求得图 （b）所示电路的输出电压uL的表达式: 202n

6、u122nu）（22)2()2(112122LLLLLRRnuRRRuRu0)(01220122LLLLRuRuuuRuuu第35页/共60页 同理当u2与u0均为负半周时, 二极管VD2、VD3截止, VD1、 VD4导通。 其等效电路如图 （c）所示（M端总为正）, 输出电压uL 表达式与式22相同, 说明只要位移x0, 不论u2与u0是正半周还是负半周，负载RL两端得到的电压uL始终为正。 当x0时,u2与u0为同频反相。采用上述相同的分析方法不难得到当x 0与u1同相x0与u1反相不是u2的整流，有比例关系第37页/共60页 所以上述相敏检波电路输出电压uL的变化规律充分反映了被测位移

7、量的变化规律, 即uL的值反映位移x的大小, 而uL的极性则反映了位移x的方向。（注：U0频率很高，负载与电感电源串联，电感有滤波作用，所以负载电压较平滑，反映位移量变化 ） 第38页/共60页 差动变压式传感器的应用 差动变压器式传感器可以直接用于位移测量, 也可以测量与位移有关的任何机械量, 如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。 所示为差动变压器式加速度传感器的结构示意图。 它由悬臂梁 1 和差动变压器 2 构成。测量时, 将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定, 而将衔铁的A端与被测振动体相连。 当被测体带动衔铁以x(t)振动时, 导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。 第39

8、页/共60页三、电感式传感器的应用三、电感式传感器的应用（一）（一）位移测量（螺管型）位移测量（螺管型）电感测微仪电感测微仪-LL直直流流电电压压交交流流电电源源第40页/共60页电感测微仪的电感测微仪的轴向测试头轴向测试头引线引线线圈线圈衔铁衔铁弹簧弹簧导杆导杆测端测端（二）（二）力和压力测量力和压力测量衔铁衔铁线圈线圈线圈线圈罩壳罩壳插座插座膜膜盒盒接接头头弹性弹性体体差动变压器式力传感器和微压力传感器差动变压器式力传感器和微压力传感器第41页/共60页（三）（三）振动和加速度测量振动和加速度测量（四）（四）液位测量液位测量衔铁衔铁差动差动变压器变压器弹簧弹簧壳体壳体第42页/共60页一、

9、位移测量位移测量 轴向式电感 测微器的外形 航空插头红宝石测头第43页/共60页其他电感测微头其他电感测微头第44页/共60页轴向式电感测微轴向式电感测微器的内部结构器的内部结构 1 1引线电缆 2 2固定磁筒 3 3衔铁 4 4线圈 5 5测力弹簧 6 6防转销 7 7钢球导轨（直线轴承） 8 8测杆 9 9密封套 1010测端 1111被测工件 1212基准面 第45页/共60页电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置 滚柱直径分选装置 1 1气缸 2 2活塞 3 3推杆 4 4被测滚柱 5 5落料管 6 6电感测微器 7 7钨钢测头（耐磨） 8 8限位挡板 9 9电磁翻板 1010容

10、器（料斗） 气通气关第46页/共60页测微仪圆柱滚子第47页/共60页电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置（外形）（外形） 滑道分选仓位轴承滚子外形（参考中原量仪股份有限公司资料）第48页/共60页电感式滚柱直径分电感式滚柱直径分选装置选装置外形外形落料振动台滑道11个分选仓位（参考无锡市通达滚子有限公司资料）废料仓第49页/共60页电感式滚柱直径分选装置（电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）机械结构放大）汽缸控制键盘（可设定尺寸数据，如将03um放入同一仓位）直径测微装置长度测微装置滑道第50页/共60页机械及气动元件机械及气动元件电感测微器汽缸 气水分离器（供气三联件）储气罐导气

11、管 气压表（0.4MPa左右）第51页/共60页三、电感传感器在仿形机床中的应用三、电感传感器在仿形机床中的应用 1 1 标 准 靠 模样板 2 2测端（ 靠 模 轮 ） 3 3电感测微器 4 4铣刀龙门框架 5 5立柱 6 6伺服电动机 7 7铣刀 8 8毛坯 第52页/共60页仿形铣床外形仿形铣床外形 仿形机床采用 闭环工作方式仿形头主轴第53页/共60页四、电感式不圆度计原理四、电感式不圆度计原理 该圆度计采用旁向式电感测微头第54页/共60页电感式不圆度测试系统电感式不圆度测试系统旁向式电感测微头第55页/共60页电感式不圆度测量系统外形电感式不圆度测量系统外形（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）旋转盘测量头第56页/共60页不圆度测量打印不圆度测量打印第57页/共60页五、压力测量五、压力测量 1 压 力 输 入接头 2波纹膜盒 3电缆 4 印 制