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1、云南机电职业技术学院自动检测与转换技术第三章电感式传感器专业：数控设备应用与维护目录第一节传感器的概述2(1)传感器的定义及组成2(2)传感器的分类2(3)传感器的基木特性2笫二节自感式传感器2(1)工作原理2(2)特性及材料4(3)测量转换电路4(4)应用实例6第三节差动变压器式传感器6(1)工作原理6(2)特性及材料8(3)测量转换电路812(4)应用实例10参考文献第一节(1)传感器的概述定义及组成传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。由敏感元件、传感元件、及测量转换电路三部分组成(2)传感器
2、的分类按被测量分类可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。按测量原理分类可分为电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波、激光、光电纤维等传感器。(3)特性传感器的特性一般指输入、输出特性。它有静态、动态之分。静态特性的一些指标：灵敏度、分辨力、线性度、稳定性、电磁兼容性、可靠性等。动态特性的研究方法与控制理论屮介绍的相似。第二节口感式传感器(1)工作原理5.2.2自感式传感器的工作原理
3、
4、
5、专自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化，
6、通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。耳传感器在使用时，其运动部分与
7、动铁心(衔铁)相连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度5发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯
8、的位移量的大小和方向。IIIII
9、自感式传感器的工作原理示意图I*IIIIIIIIIIIIIIIIIIII变气隙式自感传感器结构由于N①討ImI，丨川I"R輛;厶普；；IImII磁路的总磁阻可表示为：II1/1*1I心辽丄+竺IIIII//05ii;近似计算出线圈的电感量NSJII~~iII；当线圈匝数N为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻的函数，只要改变5或S均可导致电感变£当铁芯的结构和材料
10、确定后，自感L是气隙厚度/和气隙磁通截面积S的函数jL=f(,S)•an1e11Iiii。iiiOI耳如果S保持不变，贝IJL为的单值函数；可构成变气隙型自感传感器；如果保持
11、不
12、变，使S随位移而变，则可构成变截面型自感传感器；如果在线圈中放入圆柱形衔铁J当衔铁上下移动时，自感量将相应变化，就构
13、成了螺线管型自感传感器。IIIIIIIIIII变面积式自感传感器::灵敏度为：诗逆:::::IIIIIIIIII.由于漏感等原因，其线性区范围较小，灵敏度也较低,因此，在工业中应用得不多。:IIIIIIIIIIIII眇IfX食負*III螺管式自感传
14、感器:传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺借线圈电感量的隽化。；;;;;;对于长螺管线圈l»r,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L与衔铁的插入深度1大致上成正比。1,11螺管型电感传感器这种传感器给构简单，制作蓉易，灵敏度较低，适用于测量较大的位Q9(2)特性及材料1灵敏度比较好，测量范围比较小，适用于较小位移2输出信号较大，信噪比较好，存在非线性3具有较大的电磁吸力，消耗功率较大4工艺要求不高，容易加工主要由金屈材料和导磁材料组成(3)测量转换电路IIIIIIIII,>■.(1)变压器电桥
15、电路iiiii变压器式电桥如图所示，它的平衡臂为变压器的两个二次侧绕组,当负载阻抗无穷大时输出电压为：i」IIIIII」I亠研匕/小II21Z[+Z2I2I2Zj4-Z2i变压器电桥;当衔铁处于中间位置时;l1=l2=l0,Z^Z^Zo,此时桥路平衡，输出电压I马樹铁下移时，Z,=Z-AZ,Z2=Z+AZ,i则有」-111U^2Z]勺
16、
17、.
18、同理，当衔铁上移时，有：久I
19、I2Z
20、
21、II
22、输出电压反映了传感器线圈阻抗的变化，由于是交流信号，实际上无法判别输出的相位和位移的方向。III(2)相敏检波电路IIIIIIIIII输出电压经相敏检波可以
23、反映出位移的大小和方向。1带相敏整流的电桥电路:IIIIIIIIIIII当差动式自感电感传感器处于中间位置时，z1=z2=z,输出电压％为零。；；；；；；；；；当衔铁移动使Z］增加，即Z2减小，当电源U上正下负时，;电阻R2止的压降天于R』的应降。Ill®AAUIIII带相敏整流的电桥电路5•R1IIR2'—；当电源0下正上负时，电阻R】上的压降木于R2上的任降，则电压表有输出，I输出电压下正上负。IiiiiIIIIIIIIIII1反之，当Z2增加，Z减小时上正下负，R】上压降大于R2上压降。0上负下正时，R2上居降大于R
24、上压降，电任表也
25、有输出I,输出电压上正下负JIIIIIIIIIIIIIIII(3)调频电路；调频电路的基本原理是：传感器电感的变化引起输出电压频率f的变化。」般把传感器电感线圈L和一:个固定电容
