自感式传感器的测量电路

《传感器应用技术》课程4-4电涡流传感器4-4-1自感式传感器测量电路传感器的静态特性目录《传感器应用技术》12自感式传感器等效电路交流电桥式测量电路3相敏检波电路4谐振式调幅电路5调频电路6相位检测电路《传感器应用技术》自感式传感器的测量电路有交流电桥式、调幅式、调相式以及谐振式等。

1.自感式传感器的等效电路自感式传感器的线圈并非是纯电感，有功分量包括：线圈线绕电阻和涡流损耗电阻及磁滞损耗电阻，这些都可折合成为有功电阻，其总电阻可用R来表示；无功分量包含：线圈的自感L,绕线间分布电容C。自感式传感器等效电路《传感器应用技术》电感式传感器的等效电路自感式传感器等效电路《传感器应用技术》等效线圈阻抗为将上式有理化并应用品质因数Q=ωL/R，可得当Q>>ω2LC且ω2LC<<1时，上式可近似为自感式传感器等效电路交流电桥式测量电路《传感器应用技术》把传感器的两个线圈作为电桥的两个桥臂Z1和Z2，另外两个相邻的桥臂用纯电阻R代替。设Z1=Z+ΔZ1,Z2=Z－ΔZ2，Z是衔铁在中间位置时单个线圈的复阻抗，ΔZ1,ΔZ2分别是衔铁偏离中心位置时两线圈阻抗的变化量。对于高Q值的差动式电感传感器，有ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)，则电桥输出电压为：《传感器应用技术》交流电桥测量电路交流电桥式测量电路《传感器应用技术》u0(1)变压器电路输出空载电压初始平衡状态，Z1=Z2=Z,u0=0衔铁偏离中间零点时使用元件少，输出阻抗小,获得广泛应用z2z1u/2u/2交流电桥式测量电路《传感器应用技术》传感器衔铁移动方向相反时空载输出电压

上移和下移两种情况的输出电压大小相等，方向相反，即相位差1800。为了判别衔铁位移方向，就是判别信号的相位，要在后续电路中配置相敏检波器来解决。交流电桥式测量电路相敏检波电路《传感器应用技术》1.当衔铁偏离中间位置使Z1=Z+ΔZ增加，则Z2=Z-ΔZ减少：当u上端为正，下端为负时，R1上的压降大于R2上的压降；当u上端为负，下端为正时，R2上压降则大于R1上的压降。U0输出上端为正，下端为负。2.当衔铁偏离中间位置使Z2=Z+ΔZ增加，则Z1=Z-ΔZ减少：U0输出下端为正，上端为负。《传感器应用技术》非相敏整流和相敏整流电路输出电压比较(a)非相敏整流电路；（b）相敏整流电路使用相敏整流，输出电压U0不仅能反映衔铁位移的大小和方向，而且还消除零点残余电压的影响。相敏检波电路谐振式调幅电路《传感器应用技术》调幅电路：传感器电感L与电容C、变压器原边串联在一起，接入交流电源，变压器副边将有电压输出，输出电压的频率与电源频率相同，而幅值随着电感L而变化。图为输出电压与电感L的关系曲线，其中L0为谐振点的电感值。特点：此电路灵敏度很高，但线性差，适用于线性度要求不高的场合。调频电路《传感器应用技术》13GCLf灵敏度很高，但线性差，适用于线性要求不高的场合Lf0

调频电路：是传感器电感L的变化将引起输出电压频率的变化。通常把传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中，其振荡频率 。当L变化时，振荡频率随之变化，根据