黄贤武传感器第4章

1、第第4章章 电感式传感器电感式传感器主讲：潘汉军电感式传感器的电感式传感器的基本原理基本原理：将：将被测物理量被测物理量的变化转换成的变化转换成电感值电感值的变化，再经相应的测量的变化，再经相应的测量电路最后电路最后显示被测量值显示被测量值的变化。的变化。电感式电感式传感器传感器被测物理量被测物理量电感值电感值L、M广泛广泛应用于应用于 位移位移、压力压力、流量流量、振动振动 等机械量的精等机械量的精密测量。密测量。 优点优点：(1)结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长；寿命长；(2)灵敏度和分辨率高，能测出的位移变化。传感器灵敏度和分辨率

2、高，能测出的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出；百毫伏的输出；(3)线性度和重复性都比较好，并且稳定性也较好。线性度和重复性都比较好，并且稳定性也较好。同时同时,这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在工业自动控制系统中广泛被采用。显示和控制，在工业自动控制系统中广泛被采用。缺点缺点：频率响应较低，不宜快速动态测控。频率响应较低，不宜快速动态测控。第第3章章 电感式传感器电感式传感器|第一节第一节 变磁阻式传感器变磁阻式传感器 |第二节第二节 互感式传感器

3、互感式传感器 |第三节第三节 电涡流式传感器电涡流式传感器 |第四节第四节 应用举例应用举例作业：P751，2，6第一节第一节 变磁阻式传感器变磁阻式传感器一、结构和工作原理一、结构和工作原理 二、等效电路二、等效电路 三、变气隙式电感传感器输出特性三、变气隙式电感传感器输出特性 四、差动自由传感器四、差动自由传感器 结构和工作原理结构和工作原理MRNL2RRRFM220202ANANL等效电路等效电路变气隙式电感传感器输出特性变气隙式电感传感器输出特性非线性输出特性非线性输出特性由式(4-5)可知：L和之间是非线性关系。设电感传感器初始气隙为0，初始电感量为L0，衔铁位移引起的气隙变化量为，

4、初始电感量为： 传感器气隙增大，电感量减少，电感变化量为L1 电感量的相对变化为 时，上式展开成级数： 10非线性输出特性非线性输出特性传感器气隙减少，电感量增大，电感变化量L2 及电感量的相对变化为 时，上式展开成级数： 10 L1和L2是不相等的； 高次项是造成非线性的主要原因； 忽略掉二次项以上的高次项，则L1、L2与成线性关系； 当/0越小时，高次项迅速减小，非线性得到改善。这说明了输出特性和测量范围之间存在矛盾。所以，电感式传感器用于测量微小位移量是比较精确的。 非线性输出特性非线性输出特性灵敏度 忽略二次以上项后，可得到传感器灵敏度为差动自感传感器差动自感传感器 1、结构和工作原理

5、 2输出特性 3、测量电路 1、结构和工作原理2输出特性 当差动电感传感器接成电桥形式后，电桥输出电压将与L有关，即 灵敏度 差动式电感传感器的灵敏度S S，由式(4-9)忽略高次项后得到 。它比单个线围的传感器提高一倍。 002LS 3、测量电路交流电桥式测量电路 变压器式交流电桥 交流电桥式测量电路变压器式交流电桥 衔铁上、下移动时，输出电压大小相等，但方向相反。由于是交流电压，输出指示无法判断出位移方向。 若采用相敏检波器(其工作原理见第二节)就可鉴别出输出电压的极性随位移方向变化而变化。 第二节第二节 互感式传感器互感式传感器 一、一、结构与工作原理结构与工作原理 二、二、等效电路等效

6、电路 三、三、测量电路测量电路 一、结构与工作原理一、结构与工作原理差动变压器 输出电压的特性曲线零点残余电压Ux 二、等效电路二、等效电路当次级开路时，初级线圈的交流电流为 ：两个次级线圈感应电势为 差动变压器输出电压为 输出电压的有效值为 磁芯处于中间平衡位置时 磁芯上升时 磁芯下降时 三、测量电路三、测量电路 1差动整流电路 2相敏检波电路 二极管相敏检波电路 集成化相敏检波电路1差动整流电路第三节第三节 电涡流式传感器电涡流式传感器 一、一、基本原理基本原理 二、二、等效电路等效电路 三、三、测量电路测量电路一、基本原理一、基本原理涡流区和线圈几何尺寸有如下关系： 涡流渗透深度 fhr5000在金属导体表面感应的涡流所产生的电磁场又反作用于线圈L上，力图改变线圈电感量的大小，其变化程度与线圈L的尺寸大小、距离x和 有关。 r二、等效电路二、等效电路电涡流式传感器等效电路参数均是互感系数M和电感L，L1的函数