《电参量传感》PPT课件

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1、第三章电参量传感器3.1电容式传感器3.1.1电容式传感器结构与工作原理1.变极距型电容传感器（1）简单变极距型电容传感器★原理；一般在最大位移小于间距的1/10时，C与△δ成线性关系。★灵敏度；★容抗输出（2）差动变间隙式电容传感器★原理★灵敏度★非线性误差2.变面积型电容传感器★类型：平板电容器，圆柱形电容器，角位移电容器，容栅式电容器。变面积型线位移电容传感器变面积型角位移电容传感器变介电常数型电容传感器（1）介质本身介电常数变化的电容传感器（2）改变工作介质的电容式传感器3.3.2电容式传感器的等效电路C：传感器电容（包含寄生电容）；

2、R：引线电阻、极板电阻和金属支架电阻；L：引线电感和电容器电感之和；RP:极板间的等效损耗电阻。3.3.3电容式传感器的测量电路调频电路、运算放大器电路、双T型电桥电路和差动脉宽调制电路1.调频电路混频器作用：1）经过差频后可消除温度等因素造成的频率漂移现象；2）降低载波频率，增大频偏，为提高鉴频器的灵敏度创造条件。2.运算放大器电路3.二极管双T型电桥电路特点：线路简单，器件可全部安装在探头中，大大缩短了电容引线，减小了寄生电容的影响；二极管工作在高电平下，非线性失真小。4.脉冲宽度调制电路电路特点：适用于变极板距离以及变面积式差动式电容传

3、感器，并具有线性特征；转换效率高，直流供电，经过低通滤波器就具有较大的直流输出，且调宽频率的变化对输出没有影响。1.电容式差压传感器特点：结构简单、灵敏度高、响应速度快（100ms），能测微小压差（0~0.73Pa）绝对压力。2.差动式电容测厚传感器3.2电感式传感器★常用来测量位移、压力、振动、应变、流量和比重等参数。★自感式（变气隙式、变截面积式和螺管式）；互感式(变气隙式和螺管式)；电涡流式（高频反射式、低频透射式）。★优点：结构简单，工作可靠，灵敏度高，分辨率高；测量精度高，线性好，性能稳定，输出阻抗小，输出功率大；抗干扰能力强。缺点

4、：频率响应较低，不宜作快速动态测量；存在交流零位信号，灵敏度、分辨率、线性度和测量范围受限。3.2.1自感式传感器1结构与工作原理2.变气隙自感传感器灵敏度及特性（1）简单变气隙自感传感器灵敏度及特性（2）差动变气隙式自感传感器灵敏度及特性①差动灵敏度为简单的2倍；②非线性减小。3.变面积式电感传感器4.电感式传感器测量电路变压器电桥电路；相敏检波电路；谐振电路等。（1）变压器电桥电路（2）带相敏检波的电桥电路电压特性曲线（3）调频电路3.电感式传感器应用（1）压力测量（2）差动式电感测厚仪3.2.2互感式传感器差动变压器：变间隙式；变面积式

5、；螺线管式。具有测量精度高，灵敏度高，结构简单，性能可靠。用于位移、压力等的测量1.互感式传感器的结构与工作原理2.基本特性（1）等效电路（2）灵敏度指差动变压器初级线圈在单位电压激励下，铁芯移动单位距离时的输出电压，以V/mm表示。措施：①在不使初级线圈过热的情况下，提高激励电压；②提高线圈的品质因数Q；③增大衔铁直径，选择导磁率高，铁损小，涡流损失小的材料。(3)频率特性频率过低，差动变压器灵敏度低；频率过高，差动变压器铁损、磁滞、涡流效应增加，也影响灵敏度。（4）线性范围测量范围为骨架长度的1/10。（5）零点残余电压原因：①两个二次测

6、量线圈的等效参数不对称；②铁芯的B-H特性曲线的非线性。措施：增加补偿电路3.测量电路（1）差动整流电路（2）相敏检波电路4.差动变压器的应用（1）微压力传感器压力：（-4~6）×104Pa输出：0~50mV（2）差动变压器式加速度传感器3.2.3电涡流式传感器主要学习电涡流式传感器的原理及应用，并涉及接近开关的原理、结构、特性及应用涡流的名词解释涡流:块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈涡旋状的感应电流,此电流在导体内是闭合的,称为涡流.涡流大小的影响因素金属体的电阻率ρ磁导率μ厚度t线圈与金属体的距离X

7、线圈的激励频率f（四）涡流传感器的特点对位移、厚度、材料缺陷等实现非接触式连续测量；动态相应好；灵敏度高（五）常见涡流式传感器原理高频反射式涡流传感器；低频透射式涡流传感器。1.高频反射式涡流传感器（1）基本工作原理Z=F（ρ,μ,r,f,x）ρ—金属板电阻率μ-磁导率r-线圈半径f-线圈激励频率x-与金属板距离线圈xt（2）等效电路分析关于等效阻抗的分析★线圈阻抗的实部增大：涡流损耗、磁滞损耗★等效阻抗的虚部（等效电感）：（1）L1与被测导体的磁性有关；（2）反射电感随着距离的减少而增大。总之，被测量的变化将引起线圈电感L，阻抗Z的变化，通

8、过测量电路将L,Z转变为电信号。（3）传感器的结构（4）被测体材料对谐振曲线的影响（5）测量方法定频调幅法输出电压为高频载波的等幅电压，需进行变换成直流电压。为此回