基于电感传感器的钢珠直径分选器设计

1、    基于电感传感器的钢珠直径分选器设计传感器是采集和获取信息的工具，又称“电五官”。传感器及其技术应用非常广泛，已经渗透到家居、农业、工业、医学、军事、环保、交通等各行各业，对系统的自动化程度和测控质量起着重要的作用。现代工业生产中，常需要测量并判别钢珠工件的直径是否在允许范围之内，需要与一标准直径进行比较才能得出结论，仅凭人工检测在速度、精度上都不现实，必须借助先进的技术实现自动检测。有效地获取被测信号是关键所在，获取信号传感器是采集和获取信息的工具，又称“电五官”。传感器及其技术应用非常广泛，已经渗透到家居、农业、工业、医学、军事、环保、交通等各

2、行各业，对系统的自动化程度和测控质量起着重要的作用。现代工业生产中，常需要测量并判别钢珠工件的直径是否在允许范围之内，需要与一标准直径进行比较才能得出结论，仅凭人工检测在速度、精度上都不现实，必须借助先进的技术实现自动检测。有效地获取被测信号是关键所在，获取信号的最佳元器件就是传感器，本文选用电感传感器(Irductance Type Transducer)作为信号拾取源，将被测部件几何尺寸的微小变化转换为线圈的电感变化实现测量，具有工作可靠、灵敏度高、寿命长、线性好、分辨率高、精度高、性能稳定和重复性好等优点。1 电感传感器    在测量技术中。电感传感器广泛用

3、于加速度、位移、振幅、转速、无损探伤等非电量的测量。在其控制系统中，钢珠直径分类选择器(简称分选器)是1个微位移检测装置，实现对钢珠尺寸的检测与计数，是电感式传感器的典型应用。本测控系统采用博世力士乐传感实验装置，由传感器实验台、直流稳压电源、传感器、直流电机和信号处理电路模块组成。11 基本结构    电感式传感器的激励元件由线圈和铁氧体磁心组成，如图1所示。式(1)为电感式传感器的数学模型。       式(1)中L为电感量，N为线圈的匝数，μ为气隙导磁率，S为气隙截面积，为气隙厚度。&

4、#160;   可知，线圈电感量L与气隙厚度成反比，与气隙截面积S成正比。假设起始位置的气隙为o，对应的初始电感为Lo，且S固定不变，当有细微变化为时，引起的自感量的变化量dL为(忽略高次项)：   12 工作原理    电感式传感器是建立在电磁场理论基础上，是利用被测量磁路磁阻变化引起传感器线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量变化来实现非电量测量。    当交流电流过线圈时，线圈产生交变磁场，该磁场通过铁心并指向铁心一侧，即传感器的激励端。当有金属物体或磁性物体接近传感器激励

5、端时会造成磁场变形。使用计算机模拟可获得磁场状态图，如图2所示。从图2可以看出导电材料(如钢板)接近激励端时的磁场效应，变化的磁场导致传感器线圈的阻抗发生变化。    传感器线圈构成变压器初级绕组，金属板构成短路次级绕组，如图3所示。由于电感耦合作用，在次级回路中产生的感应电流i2又反作用于初级回路，从而产生互感系数M12。最终使得线圈本身的阻抗发生变化。通过与理想变压器回路比较，可得出以下结论：      综上所述，当有导电材料接近传感器时，线圈的阻抗Z实值增加，其值等于线圈电阻R1加上R2、L2、M12及产生的阻抗。经验表明，阻抗Z的虚值只表明传感器线圈与金属板之间有很小间距时的测量变化。电感式传感器只能利用阻抗Z的实值变化量检测导电材料被测物体。2 工业应用21 功能分析    对钢珠的标称直径(9000mm)进行控制，允许公差范围为±3m，在此范围之内为合格产品，应予保留，超出此范围即为次品，应予剔除，并自动统计合格产品与次品的数量。将拾取信号(误差信号)与对标准信号(9 mm值)对比，如果在±3m范围