2-3电感传感器.ppt

1、2020/7/31,1,2.3 电感式传感器,2,2020/7/31,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。,电感式传感器工作原理,3,2020/7/31,2.3.1 自感式传感器,先看一个实验：,将一只380V交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器的36V交流电压源上，如图所示。这时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。,4,2020/7/31,电感传感器的基本工作原理演示,F,220V,准备工作,5,2020/7/3

2、1,电感传感器的基本工作原理演示,气隙变小，电感变大，电流变小,F,6,2020/7/31,电感传感器的基本工作原理,当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感量L和感抗XL 较小，所以电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，电流减小。,7,2020/7/31,电感量计算公式 ：,请分析电感量L与气隙厚度及气隙的有效截面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。,N：线圈匝数；A ：气隙的有效截面积； 0 ：真空磁导率； ：气隙厚度。,8,2020/7/31,电感式传感器,变面积型电传感器,螺线管型电传感器,变间隙型电传感器,电感式传感器分类,9,2020/7/31,1、变隙式

3、自感传感器,10,2020/7/31,2、变截面式自感传感器,11,2020/7/31,3、螺管型电感式传感器,单螺管线圈：结构简单，灵敏度低，适合于较大位移测量。,12,2020/7/31,自感式电感传感器常见的形式,变隙式 变截面式 螺线管式,13,2020/7/31,单一的自感传感器的缺点：,1、工作时电感线圈一直有电流通过，衔铁始终受到单向电磁力的作用（吸引力），不能反映被测量的的变化方向。,2、易受到外界干扰。如：电源电压、频率变化，温度影响线圈电阻都会使输出产生误差。,4、 差动电感传感器,14,2020/7/31,差动电感传感器的特点,在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动

4、而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。,1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件,15,2020/7/31,差动电感传感器的特点,请分析：灵敏度、 线性度有何变化,曲线1、2为L1、L2 的特性，曲线3为差动特性,16,2020/7/31,差动式电感传感器的特性,从曲线图可以看出，差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。,从结构图可以看出，差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。,17,2020/7/31,自感式电感传感器测量转换

5、电路,测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（的幅值），还可以反映位移的方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检波电路。,18,2020/7/31,2.3.2 差动变压器式传感器,电源中用到的“单相变压器”有一个一次线圈（又称为初级线圈），有若干个二次线圈（又称次级线圈）。当一次线圈加上交流激磁电压Ui后，将在二次线圈中产生感应电压UO。在全波整流电路中，两个二次线圈串联，总电压等于

6、两个二次线圈的电压之和。,请将单相变压器二次线圈N21、N22的有关端点按全波整流电路的要求正确地连接起来。,19,2020/7/31,差动变压器式传感器的工作原理,差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量M的变化的装置。当一次线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。,20,2020/7/31,差动变压器式传感器的等效电路,结构特点： 两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。,请将二次线圈N21、N22的有关端点正确地连

7、接起来，并指出哪两个为输出端点。,标有黑点的一端称为同名端，通俗说法是指线圈的“头”,21,2020/7/31,灵敏度与线性度,差动变压器的灵敏度一般可达0.55V/mm，行程越小，灵敏度越高。 为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右为宜。电源频率以110kHz为好。 差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。,例：欲测量20mm2mm轴的直径误差，应选择线圈骨架长度为多少的差动变压器（或电感传感器）为宜 ？,22,2020/7/31,测量电路 （以差动整流为例）,23,2020/7/31,差动整流的特点,电路是以两个桥路整流后的直流电压之差作为输出的，所以称为差动整流电路。它不但可以反

8、映位移的大小（电压的幅值），还可以反映位移的方向。,24,2020/7/31,2.3.3 电感式传感器的应用,一、位移测量,轴向式电感 测微器的外形,航空插头,红宝石测头,25,2020/7/31,其他电感测微头,26,2020/7/31,模拟式及数字式电感测微仪,27,2020/7/31,轴向式电感测微器的内部结构,1引线电缆 2固定磁筒 3衔铁 4线圈 5测力弹簧 6防转销 7钢球导轨（直线轴承） 8测杆 9密封套 10测端 11被测工件 12基准面,28,2020/7/31,二、电感式滚柱直径分选装置,图3-14 滚柱直径分选装置 1气缸 2活塞 3推杆 4被测滚柱 5落料管 6电感测微

9、器 7钨钢测头 8限位挡板 9电磁翻板 10容器（料斗）,29,2020/7/31,二、电感式滚柱直径分选装置,测微仪,圆柱滚子,30,2020/7/31,电感式滚柱直径分选装置（外形）,滑道,分选仓位,轴承滚子外形,（参考中原量仪股份有限公司资料）,31,2020/7/31,电感式滚柱直径分选装置外形,落料振动台,滑道,11个分选仓位,（参考无锡市通达滚子有限公司资料）,废料仓,32,2020/7/31,电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）,汽缸,控制键盘,直径测微装置,长度测微装置,滑道,33,2020/7/31,机械及气动元件,电感测微器,汽缸,气水分离器 （供气三联件）,储气罐,导气

10、管,气压表 （0.4MPa左右）,34,2020/7/31,三、电感传感器在仿形机床中的应用,1标准靠模样板 2测端（靠模轮） 3电感测微器 4铣刀龙门框架 5立柱 6伺服电动机 7铣刀 8毛坯,35,2020/7/31,仿形铣床外形,仿形机床采用 闭环工作方式,仿形头,主轴,36,2020/7/31,仿形车床原理,37,2020/7/31,四、电感式不圆度计原理,该圆度计采用旁向式电感测微头,38,2020/7/31,电感式不圆度测试系统,旁向式电感测微头,39,2020/7/31,电感式不圆度测量系统外形（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）,旋转盘,测量头,40,2020/7/31,不圆度测量打印,41,2020/7/31,电感式轮廓仪,旁向式电感 测微头,42,2020/7/31,五、电感传感器在粗糙度测量中的应用 手持式粗糙