传感器原理及应用 复习重点

第2章电阻应变式传感器电阻应变式传感器概述寺可测力"压力、位移，应变、加速度等物理豊阻变电应片工作原理；金属丝、箔、薄膜在外界应力作用下电阻值变化的效应——电阻应变效应€结构简单，使用方便易于实现自动化.多点及远距离测量、遥测'*灵敏度高，测量速度快，适合静态.动态测量，2.1电阻应变片的工作原理一一金属的电阻-应变效应金属丝的电阻随着它所受的机械变形的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。阻变电应片工作原理；金属丝、箔、薄膜在外界应力作用下电阻值变化的效应——电阻应变效应€结构简单，使用方便易于实现自动化.多点及远距离测量、遥测'*灵敏度高，测量速度快，适合静态.动态测量，2.1电阻应变片的工作原理一一金属的电阻-应变效应金属丝的电阻随着它所受的机械变形的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。R=pL/s金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。电阻应变片由敏瘙栅、基片*覆盖层和引线等部分组成°其中，敏壓栅是应査片的核心部分'它是用直任约0.02-0.04mm的具有高电阻率的电阻丝制成的，为了菽彳导高白勺电阻值'电血丝排列成栅网状，故稀为敏感栅口将敏壓栅粘贴在绝缘的基片上.两端焊接引出导线，具上再粘贴上保护用的覆盖展，即可构成电阻丝应凭片口半导体应片传感器（压租式传感器）图2Y半导休式阪变片1腔膜封底2-PSI3-内引线4埠接板5-外引线半导体应变片常见的半导体应变片是用硅或错等半导体材料作为敏磁栅，一般为单楸状，楸据压胆放应捲，半导体同金属丝—样可以把应变转换成电阻的变化G半导体应变片的优点是尺寸.横向效应.机械滞后都很小，灵敏系数极大，因丽输出电大，可決不需放大器直接与记录仪器连瘙，使耀测釜系统简化Q它们的皴■点理电阻值稍灵敏礙数的温度稳定性差；测呈较大应变时非线性严食；灵敏系数随受拉力或压力而变,且分般度大，一般在(3-5)%之间，因而使测基结果有土(3-5)嗚的误差口宛敏度：厂dR/RS=——:——=aE应穽片的测试原理用应变片浏鈕应变或应力时.是将应变片粘贴于被测对象上，在外力作用下.被测对券表面产生倣小机械变宅粘贴在其表面上的应变片亦随其发主相同的变T匕因此应变片的电阻也发生相应的3&化口当测谒应变斤电阻值3L化■&△】｛时*根据应穽片的工作原理的数学表达式,便可得到披测对象的应变值，而根据应力-应变关系：(7=Ef式中<7试件的应力；£—试件的应査；I-试件的弹性模量(Pa)o由此可知"应力值正比于应凭，而试件应变又正比于电阻值的畫T七呈所以应力正上匕于电阻值的变T匕柑这就是利用应变片測量应査的基本原理口对敏感栅的材料的要求：应变灵敏系数大，并在所测应变范围内保持为常数；电阻率高而稳定，以便于制造小栅长的应变片；电阻温度系数要小；扌几氧化能力高，耐腐蚀性能强；在工作温度范围内能保持足够的抗拉强度；加工性能良好，易于拉制成丝或轧压成箔材；易于焊接，对引线材料的热电势小。常用材料有：康铜、镍铬合金、铁铬铝合金、铁镍铬合金、铂、铂钨合金等，如下表。2•基底材料基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的全长称为基底长，其宽度称为基底宽。基底材料有纸基和胶基。胶基由环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺等制成胶膜，厚度约0.0厂0.05mm黏合剂材料用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。使用金属应变片时，也需用粘结剂将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上。以便将构件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。常用的粘结剂分为有机和无机两大类。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂，聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。4•引线材料是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。对引线材料的性能要求：电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。大多数敏感栅材料都可制作引线。应变片的灵敏系数（K）金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数KS表示。当金属丝做成应变片后，其电阻一应变特性，与金属单丝情况不同。因此，须用实验方法对应变片的电阻一应变特性重新测定。实验表明，金属应变片的电阻相对变化与应变8在很宽的范围内均为线性关系。即7=K&R用为金属应变片的灵敏系数口注意，礎在试件受维应力作用，应变片的轴向与主应力方向一致，且试件材料的泊松比为0-圄5的钢材时测得的口测量结果表明，应变片的灵敏系数A®小于线材的灵敏系数砥口原因：胶层传递变形失真，横向效应也是一个不可忽视的因素口机械滞后应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，即为机械滞后。产生原因：应变片在承受机械应变后，其内部会产生残余变形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变片时，如果敏感栅受到不适当的变形或者粘结剂固化不充分。机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载时的机械应变愈大，卸载时的滞后也愈大。所以，通常在实验之前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机械滞后所产生的实验误差。

应变极限、疲劳寿命在一定温度下，应变片的指示应变对测试值的真实应变的相对误差不超过规定范围（一般为10%）时的最大真实应变值。在图中，真实应变是由于工作温度变化或承受机械载荷，在被测试件内产生应力包括机械应力和热应力）时所引起的表面应变。Z二10%指示应变Z二10%指示应变9.动态响应特性当被测应变值随时间变化的频率很高时，需考虑应变片的动态特性。因应变片基底和粘贴胶层很薄，构件的应变波传到应变片的时间很短（估计约0・2“s）,故只需考虑应变沿应变片轴向传播时的动态响应。J-TA.巧I<设应变波波长为久，则有久=V。应变片栅长为L,瞬时t时应变波沿构件分布为应变片中点的应变为sin2xtJ-TA.巧I<设应变波波长为久，则有久=V。应变片栅长为L,瞬时t时应变波沿构件分布为应变片中点的应变为sin2xt.2xsinx0Xt为t瞬时应变片中点的坐标。应变片测得的应变为栅长l范围内的平均应变sm，其数值等于l范围内应变波曲线下的面积除以l即x"t2xT

t2sin^xdxsin—x00tsi」平均应变g与中点应变牛相对误差不为■平均应变g与中点应变牛相对误差不为■加Sill——由上式可见，相对误差亦的大小只决定于丄的比值，表中给出了为1/10和1/20时/的数值.兄误差S的计算结果126(%)1/101.621/200.52由表可知，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈小，相对误差再愈小口当选中的应变片栅长为应变波长的(1/10-1/20)时*打将小于2%口因为因为式中心——应变波在试件中的传播速度,f应变片的可测频率口/1取一—‘则f=0.1-2101若已知应变波在某材料内传播速度几由上式可计算出栅长为L的应变片粘贴在某种材料上的可测动态应变最高频率口2.4.2应变片的使用1.去污：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。2•贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶，用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下面的气泡。3.测量：从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片。4•焊接:将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。固定：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引线和应变片。

应变传感器的测试电路由于机械应变一般都很小，要把徴小应变引起的微小电阻变化测召-出来，同时要把电阻相对变化AR/R转换为电压或电流的变化口因此］需要有专用测琶电賂用于的变化口因此］需要有专用测琶电賂用于测量应穽査化而引起电阻穽化的测量电路,通常采用直流电桥和交流电桥口2.5.恒压源直流电桥联立求解上述方程，求出检流计中流过的电流7□为：««*«・••••«»T_斗—尺瑪）&,(■/?]+&)(7?3+R斗)+&尽(7?3+氏|)+尽凡(氏+R；)式中册为负载电阻,因而其输出电压S为:炳-砂J（尺+兄）也+即+十［恥陰+凡）+硒幽+尽）］当丘必司具时，珀=山q=o,即电桥处于平衡状态口若电桥的负载电阻％为无穷大，则皿d两点可视为开路，上式可以化简为：RR-R2&宙+&)(&+&)(2-12)设盘］为应变片的阻值，工作时码有一增量A码，当为拉伸应变时，A局为正；压缩应变时，A局为负口在上式中以码+A局代替码，则U二U.（&+込）R4-览览°2宙+輕+览）（尽+呂）整理得直ZE\耳尽整理得直ZE\耳尽丿、駕丿热%(2-13)R、Rq—/?2RqR、Rq—/?2Rq0_j｛耐+他X压+心）/?|肌—他&A：|十R7十十R_|（/?|十AJijC十尺」）“时十/?：十R\十A*|设R产&尸氐二儿，设乩R严生正的电胆増董，氐产生贲5•蹄源电桥贵R+^R-R-^R+R^^R-R-AR一几血_(尺+曲尺X尺+AR)-(/?-A/?X^R+^R-R-^R+R^^R-R-AR一几血'；tfjj—恒流源电桥的输出电圧与AR咸正比（注意这有别于恒庄源电桥的与AR/E成正比）「：可见它具丙较高的测竝灵敏度口

表3-1等臂电桥不同组成方式的输出电压序号工作臂电桥简图恒压u供电恒流b供电1单怦工件BD>CU3砂4R4相臂为B0D>c识兰2R%冷朋£Bi序号工作臂电桥简图恒压u供电恒流J.供电1B1Z\3D>c%詈£B序号工作臂电桥简图恒压u供电恒流⑷供电4四臂全为工作臂Bnut>cuBD=u^R%二3B〉c%=0hri不等臂对称电桥特性h电桥桥臂由多枚应变片串联组成C嵌桥臂R|=R产叽比R产R产R(图中仃=2人当桥臂R|中的口个应麦片都产生相夸的AR凭f七时，电桥的*訐出电压捋：CriAtf/f,IAW若仃个应变片产生的厶尺不等*4tiR'(hR+rR^R+若仃个应变片产生的厶尺不等*4tiR当桥猜电桥的2.电桥桥臂由多枚应变片并联组成当桥猜电桥的设桥臂％二出二R/口，R：尸RfR(图中n二2)og=-————u=--U若门个应査片产生的△!｛不等,2讯g=-————u=--U若门个应査片产生的△!｛不等,2讯f=1不等背对称电桥特性特点：(1)串联电桥利并联电桥不気皂增加电桥的输出，具有对应变片产生的应竟取平均值的作用。可以采用适当提离供桥电圧的办法提髙串联电桥的输出口

电阻应变式电桥大都采用玄流电桥T理由有二：(1)应变电桥输出楸貂*需要加放大器.而直淤放大器客易产生峯点潔才爭.故目筋多呆用交左配放大谿；(2)由于应变片与桥路采甬电筑縫按*些弓I鑽分布电容的影响不離.讓急略日沢血需要采用交就电桥口温度误差及其产生原因：上式为应变片粘贴在试件表面上，当试件不受外力作用，在温度变化At时，应变片的温度效应。用应变形式表现出来，称之为热输出。可见，应变片热输出的大小不仅与应变计敏感栅材料的性能a』s)有关，而且与被测试件材料的线膨胀系数(3g)有关。I■式为应变片粘贴在试件表面卜，当试件不受外力作用，在温度变化At时，应变片的温度效应c用应变形式表现出来.称之为热输出C可见.应变片热输出的大小不仅与应变计敏感柵材料的性能(a・Bs有关.而且与被测试件材料的线膨胀系数(0g)有关c每一种材料的被测试件，其线膨胀系数0g都为确定值，可以在有关的材料手册中查到。在选择应变片时，若应变片的敏感栅是用单一的合金丝制成，并使其电阻温度系数a和线膨胀系数Bs满足上式的条件，即可实现温度自补偿。具有这种敏感栅的应变片称为单丝自补偿应变片。单丝自补偿应变片的优点是结构简单，制造和使用都比较方便，缺点但它必须在具有一定线膨胀系数材料的试件上使用，否则不能达到温度自补偿的目的。简化为作用于梁端部的力F及一个力偶M双孔平行梁：载荷可以施加在任何位置，都可以"简化为作用于梁端部的力F及一个力偶Mc_FL2+M严FL.+M斫-EW~EWFL2+MFL.+M抗弯断面系数E'=5^4=EW抗弯断面系数6差动电桥输出:U差动电桥输出:U心FL可见载荷的位置不影响输出S型双孔梁(差动电桥输出:AEW抗弯断面系数h®第3章电感式传感器*'i(D气隙式.变面积型电感传感器⑵螺线管式电感传感器三.电感式传感器的特点(D结构S型双孔梁(差动电桥输出:AEW抗弯断面系数h®第3章电感式传感器*'i(D气隙式.变面积型电感传感器⑵螺线管式电感传感器三.电感式传感器的特点(D结构简单、可靠、测量力小；(2)分辨率高；机械位移O.Wm，甚至更小孑角位移D/I角秒。输出信号强，电压灵敏度可达数SmV/mm。传感器输岀信号强，有利于信号的传输和放大，一般每毫米变化可达到数百毫伏的输出；重复性能好以及线性度宽且较稳定;；在几十Um到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好，且比较稳主。不宜高频动态信号的测量；存在交流零位信号.差动式原理差动变隙式由两个相同的线S£翩磁路组成口当被测量通过导杆使衔铁(左右)位移时，两个回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化，形成差动形式口

二.螺管型电感传感器有单线圈和差动式两种结构形式。单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈一根圆柱形铁芯及磁性套筒。传感器工作时，因铁芯在线圈中伸入长度的变化，引起线圈泄漏路径中磁阻的变化，从而使线圈自感发生变化。柱芯柱芯螺管线圈2螺管线圈2磁性套筒主磁通漏磁通漏磁通柱芯柱芯螺管线圈2螺管线圈2磁性套筒主磁通漏磁通漏磁通差动螺管型传感器结构图螺管式自感传感器根据其磁路结构，磁通主要由两部分组成：磁通沿轴向贯穿整个线圈后闭合的为主磁通;另外经铁.芯侧面气隙闭合的侧磁通称为漏磁通口铁芯在开始插入（尸0）0.81.0螺管线圈内嵐场分布曲线线圈中段才有可能获得较高的灵敏度，并且有较好的线性特性口或几乎离开线圈时的灵敏度，比铁芯插入线圈的1/2长度时的0.81.0螺管线圈内嵐场分布曲线线圈中段才有可能获得较高的灵敏度，并且有较好的线性特性口0.0.传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺管线圈电感量的变化口对于长螺管线圈当衔铁工作在螺管的中部时，可以认为线圈内磁场强度是均匀的，线圈电感量占衔铁的插入深度1大致上成正比口衔铁Z——J*衔铁Z——J*LXXXXXXX线圈这种传感器结构简单，制作容易，灵敏度较低，适用于测量较大的位移量口'么带相敏整流的交流电桥输出电压有残余电压IT访：怙必:无残余电压判别衔铁位移的方向.改善线性度o>.Vi上移□输出电压有残余电压IT访：怙必:无残余电压判别衔铁位移的方向.改善线性度o>.Vi上移□ZL/ua0(a卜(b)变隙式差动变压器(62)螺线管式差动变压器妙(0变面积式差动变压器(a卜(b)变隙式差动变压器(62)螺线管式差动变压器妙(0变面积式差动变压器3>2互感式传感器一-差动变压器-X互感式传感器的结构与工作原理分气隙型和螺管型两种。目前多采用螺管型差动变压器。初级线圈；2.3—次级线圈；4—衔铁差动变压器试传感器工作原理工作原理类似于变压器。主要包括有衔铁、初级绕组、次级绕组和线圈框架等。初、次级绕组的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，且以差动方式输出，相当于变压器的副边。所以又把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称为差动变压器。

h螺线管式羞动变爪爲结构与原理(i)螺线管式差动变压器结枸由初级线圈.两个次级线圏和插入线圈中央的圆柱形铁芯等纽成.两个次级线圈反向串联，构成差动式*1初级线觀；2次徴线;3衔铁：4导杆四节式二节式五节式根据初、次级线圈排列不同，螺管丸盖动1初级线觀；2次徴线;3衔铁：4导杆四节式二节式五节式三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高*线性范围大，四节式和五节式改善了传感器线性度口17711初级线圈，2灰级线圈’3衔铁12111初级线圈，2灰级线圈’3衔铁121幺*/X3.2.1螺管形差动变压器当衔铁移向次级绕组LS1—边，互感Ml增大，M2减小，因而次级绕组LSI内的感应电动势大于次级绕组LS2内的感应电动势，这时差动变压器输出电动势不为零。在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。当衔铁移向次级绕组LS2一边，差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。零点残余电压当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值从零点几mV到数十mV）存在，称为零点残余电氐如图是扩大了的零点残余电压的输出特性。零点残余电压的存在造成零点附近的不灵敏区；零点残余电压输入放大器内会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作等。Q值是衡量电感器件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。Q=XL/R=2nfL/R零点残余电压产生原因：基波分量由于差动变压器两个次级绕组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M、自感L及损耗电阻R）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电动势数值不等。又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀，线圈匝间电容的存在等因素，使激励电流与所产生的磁通相位不同。高次谐波高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不一致产生了非正弦主要是三次谐波）磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。另外，激励电流波形失真，因其内含高次谐波分量，这样也将导致零点残余电压中有高次谐波成分。差动变压器的测量电路1.差动整流电路无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，整流电路的输出电压U0始终等于Rl、R2两个电阻上的电压差。阻上的电压差。根据半导体二级管单向导通原理。若传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性在e点为件”f点为“-”则电流路径是eacdbf反之，如e点为“-”点为年”则电流路径是fbcdae可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R1上的电流总是从c到d。同理，分析另一个次级线圈的输出情况可知：通过电阻R2上的电流总是从g到h。输出电压U0始终等于Rl、R2两个电阻上的电压差。

r——图4T3差动整流电路输出电压波形结论!铁芯在零位以上或零位以下时，输出电压的极性相反，零点残存电压自动抵消。■■■■■■■■■■■I铁芯在零位以上铁芯在零位铁芯在零位以上铁芯在零位铁芯在零位以下1•衔铁在中间位置时，无论参考电压是正半周还是负半周，在负载&上的输出电压始终为0••衔铁在零位以上移动时，无论参考电压是正半周还是负半周，在负载&上得到的输出电压始终为正。•衔铁在零位以下移动时，无论参考电压是正半周还是负半周，在负载&上得到的输出电压始终为负。由此可见，该电路能判别铁芯移动的方向。（2）相敏检波电路输入信号u2（差动变压器式传感器输出的调幅波电压）通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。输出信号uo从变压器T1与T2的中心抽头引出。平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。RL为负载电阻。us的幅值要远大于输入信号u2的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且us和差动变压器式传感器激磁电压ul由同一振荡器供电，保证二者同频同相（或反相）。

A图4丄9相敏橙波电路A图4丄9相敏橙波电路耳$根据变压器的工作原理，考虑到O、M分别为变压器T"T?的中心抽头，则叫2n2(4-36)%U21=U22二—2nx0-37)采用电路分析的基本方法，可求得图4・19(b)所示电路的输出电压叫的表达式冬r冬r诃十2血)2L(4-38)何何A当勺与叫均为负半周时：二极管sVd截止，vD1.Vm导通口其等效电路如图4J9(c)所示口输出电压％表达式与式〔绻貂)相同口说明只要位移Ax>0,不论勺与叫是正半周还是负半周，负载电阻垃两端得到的电压叫始终为正口当山产。时;：❾与叫为同频反相口不论色与％是正半周还是负半周，负载电阻兔两端得到的输出电压％表达式总是为1{0(4-39)ny(R+2R1{0(4-39)ny(R+2RL)Ani图牛20彼形图_(沁被测位移变化被形图：?(b)差动变压器激磁电压液形:(C)差动变压器输出电压披形.(d)相敏检波解调电压波形；(巳)相敏检被输出电压液形若E）定某建塞数・就可报据涡流的变化测童另亠卜參数*若E）定某建塞数・就可报据涡流的变化测童另亠卜參数*了b3涡流式传感器(Eddycurrentsensors)、电涡流式传感器基本原理涡流式传感器的基本原理：利册金届导休在交流磁场中的电涡流效应.电涡流：若一金厲板置于一只线圈的附近，当线圈输入一交变电流时，便产生交更磁通量，金属祗在此交变磁场中会产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，称之为电涡流或涡流。涡流的大小与金属板的电阻率卩、嶽导率X厚度h、金属板与线国的距离乩激励电流角频率毎等多数有关，涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的电涡流效应。若一金属板置于一只线圈的附近，它们之间相互的间距为＜5,当线圈输入一交变电流i时，便产生交变磁通量①，金属板在此交变磁场中会产生感应电流i1这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为电涡流或涡流。涡流的大小与金属板的电阻率P、磁导率“、厚度h、金属板与线圈的距离5、激励电流角频率e等参数有关。若固定某些参数，就可根据涡流的变化测量另一个参数。原長圈的等效阻抗Z变化：Z=Z©p宀&））2电涡流传感器的种类电涡流在金属导体内的渗透深度为：说明电涡流在金属导体内的渗透深度与传感器线圈的激励信号频率有关。故电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。目前高频反射式电涡流传感器应用较广泛鬥

高频反射式电涡流传感器1•匸作原理:根据电磁感应定律,当传感器线圈通以交变电流人时.线圈周閘必然产生交变矗场"「使置于此磁场中的金属导体中产生感应电涡流厶人乂产＞生新的交变磁场丹'「根据「愣狀定律，亿将反抗原磁场H｝的变化，导致传感器线圈的筹效阻抗(或鳞效电感)发生变化。传感器线圈I作过和：被测导体变化—电涡流变化一感应磁场变化传感器线圈—线圈等效阻抗变化jn.(2)低频透射式电涡流传感器低频透射式电涡流传感器E=kU^d>hE低频透射式电涡流传感器E=kU^d>hE工作原理:透射式涡流传感器由发射线圈Lt*接受线圈Q$和位于两线圈中间的被测金属板组成。若两个线圈之间不存在金属板.当在h两端加交流激励迫压"时，L两端将产生感战电劫势e\若在两个线圈之间放置一块金属板时，金属板中产生涡流,涡流损耗了部分磁场能量•使到达S的磁场变弱，从而使感应电动势£下降。被测金属板的厚度越大.涡流损耗也越大，感应电动势左就越小。感应电动势的大小间接反映了被测金属板的厚度"式中d—金属板的厚度;h-涡流贯穿深度k一比例常数测量厚度时，激励频率应选得较低。频率太高，贯穿深度小于被测厚度，不利于进行厚度测量，通常选激励频率为1kHz左右。测薄金属板时，频率一般应略高些，测厚金属板时，频率应低些。在测量电阻率P较小的材料时，应选较低的频率（如500Hz）,测量p较大的材料时，应选用较高的频率（如2kHz），从而保证在测量不同材料时能得到较好的线性和灵敏度。3电涡流传感器的转换电路

电涡流传感器转换电路的作用就是将z、L或Q转换为电压或电流的变化。阻抗Z的转换电路一般用电桥，电感L的转换电路一般用谐振电路，又可以分为调幅法和调频法两种。i1-*■i1-*■枷晞檢池电I业圧救起电昭磁力线磁力线O4M11电磁炉的工作原理高频电流通过励磁线圈,产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅内的食物。

变极距(6)型：(a),(e)变面积型(A)型:(b)、(c)>(d)、(f)、(g)(h)变介电常数｛e)型：(i)〜⑴电容式传感器结论■①为了获得高灵敏度,一般叫心1-lmm)较小」但——叫过小易引起电容器击穿或短路o怠么办呢?■②电容占极距滅非线性关系，为了减小非线性误差，通常d变化范围Ndld^0.01-0.1■③此类电容传感器仅适于微小位移的测量(0.Olum〜数百微米)&变极距型电容式传感器式中：气一云母的相对介电常数,气=7,6—空气的介电常数，^=1;心一空气隙厚度；rfg——云母片的厚度.可见：云母的相对介电常数（£g=7）是空气介电常数（£0=1）的7倍，云母的击穿电压＞1000kv/mm，而空气的击