传感器与测试技术电感式传感器课件VIP

1、传感器与测试技术第6章 电感式传感器第二篇第二篇 常用传感器的原理及应用常用传感器的原理及应用1.1.掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能 2.2.掌握其测量电路掌握其测量电路3.3.了解电感式传感器的应用了解电感式传感器的应用第第6章章 电感式传感器电感式传感器传感器与测试技术第6章 电感式传感器 电感式传感器是基于电感式传感器是基于电磁感应原理电磁感应原理，它是把被，它是把被测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、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。压力、流量、振动等物理参数。分类分类: :电感式传感器电感式传

2、感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型传感器与测试技术第6章 电感式传感器6.1 自感式电感传感器自感式电感传感器 1 1、工作原理工作原理可变磁阻式可变磁阻式 202AWL 原理原理: :电磁感应电磁感应自感自感L L与气隙与气隙成反比，而与成反比，而与气隙导磁截面气隙导磁截面积积A A成正比。成正比。 传感器与测试技术第6章 电感式传感器变气隙式自感传感器变气隙式自感传感器2022AWddLS 灵灵敏敏度度：L0L0021S 输出特性非线性输出特性非线性；为获得较高灵敏度，气隙的初始值；为获得较高灵敏度，气隙的初始值0 0不宜过大。不宜过大。 为获得较好的线性关系，须

3、限制测量范围，使衔铁位移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，在较小范围内变化，( ( 0 0 ),),一般取一般取 =(0.1=(0.10.2)0.2)0 0 变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：0.0010.0011 1mmmm。传感器与测试技术第6章 电感式传感器变面积式自感传感器变面积式自感传感器 AA常常数数灵灵敏敏度度：202WdAdLS 输出特性为线性，因此测量范围大。输出特性为线性，因此测量范围大。 要提高灵敏度，气隙厚度要提高灵敏度，气隙厚度不能过大。不能过大。传感器与测试技术第6章 电感式传

4、感器螺管式自感传感器螺管式自感传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移位移( (数毫米数毫米) )测量。测量。 工作原理工作原理：当铁芯在线圈：当铁芯在线圈中运动时，将改变中运动时，将改变磁阻磁阻，使线圈自感发生变化。使线圈自感发生变化。 传感器与测试技术第6章 电感式传感器2 2、差动式自感传感器差动式自感传感器 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，动结构，可提高灵敏度，改善输出特性的非线性，实际中常用。实际中常用。传感器与测试技术第6章 电感式传

5、感器102111)(2LAWLLL102221)(2LAWLLL3211LL3221LL当当/ / 11时，可将上式展开成级数：时，可将上式展开成级数：传感器与测试技术第6章 电感式传感器LLS23211LL3221LL差动方式时：差动方式时：灵敏度：灵敏度：为原来的两倍。为原来的两倍。比较：比较：显然，若不考虑包括显然，若不考虑包括2 2次项以上的高次项，则次项以上的高次项，则 成成比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。 与L传感器与测试技术第6章 电感式传感器当气隙相对变化当气隙相对变化/ / 1100 Hz；f0 3000 Hz放大器

6、的通频放大器的通频带应为带应为29903010 Hz传感器与测试技术第6章 电感式传感器解调原理解调原理同步解调同步解调 从时域看：从时域看：tftxtxtftftx0004cos)(21)(212cos2cos)(调制与解调的载波信号调制与解调的载波信号相同相同同步解调同步解调传感器与测试技术第6章 电感式传感器幅度调制与解调过程（波形与频谱分析）幅度调制与解调过程（波形与频谱分析）乘法器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器滤波器z(t)x(t)传感器与测试技术第6章 电感式传感器幅度调制与解调过程（数学描述）幅度调制与解调过程（数学描述）乘法器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器滤

7、波器z(t)x(t)()()()(fZfXtztx)()(2cos)(2121zzzfffftftz)2cos()()(tftxtxzm)2(2cos()()(2cos)()2cos()(21212tftxtxtftxtftxzzzm传感器与测试技术第6章 电感式传感器3)3)幅值调制信号的解调幅值调制信号的解调相敏检波电路相敏检波电路 相敏检波电路相敏检波电路( (与滤波器配合与滤波器配合) )可以将调幅波还原可以将调幅波还原成原信号波形，起解调作用；并具有鉴别信号相位成原信号波形，起解调作用；并具有鉴别信号相位的能力。的能力。 下面给出典型的二极管相敏检波电路及其输入输下面给出典型的二极管

8、相敏检波电路及其输入输出关系图出关系图。它由四个特性相同的二极管。它由四个特性相同的二极管D1D1D4D4沿同一沿同一方向串联成一个桥式回路，桥臂上有附加电阻，用于方向串联成一个桥式回路，桥臂上有附加电阻，用于桥路平衡。四个端点分别接在桥路平衡。四个端点分别接在变压器变压器A A和和B B的次级线圈的次级线圈上，变压器上，变压器A A的输入为调幅波的输入为调幅波x xm m( (t t) )，B B的输入信号为载的输入信号为载波波y y( (t t) )，u uf f为输出。为输出。 二极管的导通与截止完全由二极管的导通与截止完全由B B的次级的输出决定，的次级的输出决定，因此要求因此要求B B的次级的输出大于的次级的输出大于A A的次级输出。的次级输出。传感器与测试技术第6章 电感式传感器传感器与测试技术第6章 电感式传感器调制与解调过程（调制与解调过程