测试技术 第三章 常用传感器-电感4

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1、3.5电感式传感器济南大学机械工程学院第三章常用传感器与敏感元件本章学习要求：3.1概述3.2机械式传感器及仪器1.了解传感器的分类3.3电阻式传感器2.了解各种传感器的工作原理、测量电路、特性和应用实例；根据被测物理量3.4电容式传感器的特点较合理选用传感器。3.5电感式传感器3.重点了解常用传感器的检测方法，关3.6压电式传感器注其它传感检测方法（包括化工、生物等领域），拓宽获取信息的思路。3.7半导体传感器3.8传感器的选用原则PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院3.5电感式传感

2、器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。分类:电感式传感器自感型可变磁阻型涡流式互感型PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院3.5.1自感型—可变磁阻式2WmA00原理:电磁感应L=2d线圈匝数2WL=磁路总磁阻Rm铁芯导磁长度气隙长度l2d2dRm=+»mAm0A0m0A0气隙导磁截面积铁芯导磁率铁芯导磁截面积空气导磁率PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院2WmAL=

3、002d2dLdLWmb0S===dA0da2da）导磁面积变化2dLWm0A0S==-2dd2d(d0,d0+Dd)Dd/d0£0.1这种传感器适用于较小位移的测量，一般约为0.001～1mm。b）δ变化PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院①初始状态：x=02wmA00d=d=dL=L=L=1201202d0②当x22wm0A0wm0A0b）差动型L1=L2=2(d0+x)2(d0-x)③将两线圈接于电桥的相邻桥臂，输出灵敏度提高一倍，并改善了线性特征。DRUy»U04R0DRUy=

4、U02R0PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院双螺管线圈差动型传感器及测量电路c）单螺管线圈型双螺管线圈差动型，较之单螺管线圈型•有较高灵敏度及线性；•用于电感测微计上，其测量范围为0～300μm，最小分辨力为0.5μm。这种传感器的线圈接于电桥上，构成两个桥臂，线圈电感L、L随铁芯位移而12d）双螺管线圈差动变化。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院3.5.2涡流式原理:涡流效应原线圈的等效阻抗

5、Z变化：Z=Z(d,r,m,w)PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院①高频反射式涡流传感器如图所示，高频(>1MHz)激励电流产生的高频磁场作用于金属板的表面，由于集肤效应，在金属板表面将形成涡电流。与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈自感L或阻抗Z的变化。（线圈L自感L或阻抗Z的变化与距离该金属板的电阻率ρ、磁L导率μ、激励电流i及角频率ω等有关。）若只改变距离δ而保持其它参数不变，则可将位移变化转换为线圈自感变化，通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多

6、用于位移测量。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院②低频透射式涡流传感器如图，发射线圈ω和接收线圈ω分别12置于被测金属板材料G的上、下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频(音频范围)电压e加到线圈ω11的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板材料G,使线圈ω产生感应电2动势e。但由于涡流消耗部分磁场能2量，使感应电动势e减少，当金属板2材料G越厚时，损耗的能量越大，输出电动势e越小。因此，e的大小与G22的厚度及材料的性质有关，试验表明，e随材料厚度h的增加按负指数规2律减少,

7、如图所示，因此，若金属板材料的性质一定，则利用e的变化即可2测量其厚度。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院案例1：测厚PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院案例2：测转速案例3：零件计数PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3.5电感式传感器济南大学机械工程学院涡流式传感器PDF文件使用"