传感与检测技术-项目四　电感式传感器在电动测微仪中的应用

任务一差动变压器式电感传感器的识别、检测和选用１.差动变压器的结构差动变压器式电感传感器,又称为差动变压器,是一种线圈互感随衔铁位移变化而变化的变磁阻式传感器.它与变压器的不同之处是:前者为开磁路,后者为闭合磁路;前者初、次级绕组间的互感随衔铁移动而变,且两个次级绕组按差动方式工作,而后者初、次级绕组间的互感为常数.差动变压器式传感器与自感式传感器统称为电感式传感器.差动变压器的结构形式主要有变气隙式、变面积式和螺管式.目前应用最广的是螺管式差动变压器,其结构如图５-１３所示,它可以测量１~１００mm的机械位移,并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点.常见的差动变压器如图５-１４所示.下一页返回任务一差动变压器式电感传感器的识别、检测和选用２.差动变压器的工作原理差动变压器的工作原理如图５-１５所示,当初级绕组加入激励电源后,其次级绕组会产生感应电动势.当衔铁处于中间位置时,互感系数相等,两个绕组的互感M１＝M２＝M,U２１＝U２２.由于两个次级绕组反向串联,所以差动变压器的输出电压U０＝０,此时处于平衡位置.当衔铁随被测量移动偏离中间位置时,互感系数不相等,两个线圈的电感一个增加,一个减小,形成差动形式,此时M１和M２不再相等,经测量电路转换成一定的输出电压,衔铁移动方向不同,输出电压的相位也不同.差动变压器的输出特性如图５-１６所示,图中x表示衔铁位移量.当差动变压器的结构及电源电压一定时,互感系数M１、M２的大小与衔铁的位置有关.上一页返回任务二电感传感器的电动测微仪检测电路制作电感传感器的位移测量电路如图５-１７所示.１.电路组成及原理直流差分变压器电路可用于差分变压器与控制室相距较远(大于１００m)、要求设备之间不产生干扰、便于携带测量的场合.直流差分变压器组成的电感式测微仪检测电路如图５-１７所示,由多谐振荡器电路、差分整流电路、放大电路、滤波电路和直流电源五部分组成.Q１、U３、R１３、R１４、R１５、R１６、D５、D６、C５、C６组成多谐振荡器电路;T１、D１、D２组成简单的差分整流电路;R１、R２、R３、R４、R５、R６、D３、D４、U１、W１、W２组成差分运算放大电路;R７、R８、R９、R１０、R１１、R１２、C１、C２、C３、C４、U２、W３组成有源低通滤波电路.下一页返回任务二电感传感器的电动测微仪检测电路制作１)多谐振荡器电路由U３(５５５)、R１５、R１６、D５、D６、C５、C６构成多谐振荡器,振荡频率为６kHz的方波信号(可微调R１５、R１６改变振荡频率),由５５５的３脚输出经R１４、Q１、R１３倒相后为直流差分变压器电路提供一定功率的激励信号源.２)差分整流电路差分变压器T１次级绕组同名端串接成差分方式输出,由二极管D１和D２分别对两个次级绕组的感应电动势整流并送入下级进行放大.这种差分整流电路结构简单,无须考虑相位调整和零位输出电压的影响,无须比较电压绕组,也不必考虑感应和分布电容的影响,且整流电路在差分电路一侧,两根直流输送线连接方便,可进行远距离输送.上一页下一页返回任务二电感传感器的电动测微仪检测电路制作３)放大电路为了提高位移检测的精确度,需要对输出的差分整流信号进行放大.放大电路由U１运放７４１和R１、R２、R３、R４、R５、R６、D３、D４、W１、W２组成常用的差分运算放大器.D３和D４为保护限幅二极管,W１为差分运算放大器调零用,W２可调整差分运算放大器的增益.４)滤波电路滤波电路用于滤除放大电路输出的干扰信号,提高精确定.由U２运放７４１和R７、R８、R９、R１０、R１１、R１２、C１、C２、C３、C４、W３组成有源低通滤波器,将调制的高频载波滤掉,从而检出铁芯位移产生的有用信号.上一页下一页返回任务二电感传感器的电动测微仪检测电路制作２.制作步骤、方法和工艺要求(１)对照元器件清单清点元器件数量,检测差动变压器的质量好坏.(２)按照图５-１７制作电路.集成电路U１、U２、U３使用集成电路插座安装,安装时先将集成电路插座焊好,等所有元器件焊接完成后再安装集成块.元器件摆放要整齐,连接导线要横平竖直,焊点要大小均匀、有光泽.(３)所有焊接完成,检查无误后进行通电调试.上一页返回任务三电感式传感器的电动测微仪检测电路调试调试方法和步骤:电路组装完成,检查无误后,接通电源,改变铁芯的位置,按照下述步骤进行电路调试,并将结果填在表５-１０内.(１)铁芯在中间位置时,根据表５-１０测试并记录相应数据.(２)铁芯从中间位置开始上移一定距离,根据表５-１０测试并记录相应数据.(３)铁芯从中间位置开始下移一定距离,根据表５-１０测试并记录相应数据.(４)试验完毕,关闭电源,按规范