传感器与检测技术精品中职凤凰03 教学课件项目03 电感式传感器的应用.ppt

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1、传感器与检测技术任务一差动变压器在位移检测中的应用任务二电涡流传感器在转速检测中的应用项目三电感式传感器的应用1.能识别各类差动变压器。2.能根据任务要求，正确安装差动变压器。3.正确完成差动变压器测量直线位移的电路接线。4.正确测量直线位移并且读数正确。学习重点项目三电感式传感器的应用1.工作原理如图所示，闭合磁路式自感传感器一般有铁芯、衔铁和线圈三部分构成。根据电工学可知，线圈的自感量L为闭合磁路式自感式传感器结构一、自感式电感传感器任务一差动变压器在位移检测中的应用2.自感式电感传感器常见形式自感式电感传感器常见形式有变气隙式、变截面式和螺线管式，如图所示。任务一差动变压

2、器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器2.自感式电感传感器常见形式（1）变气隙式电感传感器当被测量变化时，使衔铁产生位移，改变气隙的大小，引起电感线圈的自感量L变化，如图（a）所示，所以这类传感器被称为变气隙式电感传感器。当线圈的匝数N确定之后，并且气隙截面积A保持不变的情况下，自感量L是气隙厚度δ的函数，即L=f(δ)。自感量L与气隙厚度δ成反比关系，所以这种传感器的输入输出为非线性关系。变气隙式电感传感器的δ越小，灵敏度越高，实际的输出特性只有在很小的一段区域接近线性，故只能用于微小位移的测量。任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器（2）变截面式电感传感器

3、由图（b）可以看出，变截面式传感器是通过被测物体带动衔铁的转动，使气隙的有效截面积发生变化，导致自感量发生变化，所以只要能测出这种自感量的变化，就能确定衔铁转动的角位移的大小和方向。当线圈匝数N和气隙厚度δ为常数时，变截面式电感传感器的电感量L与气隙有效截面积A成正比关系，所以理论上说变截面式电感传感器的输入输出的关系是线性的，但是由于漏感等原因，实际的输出特性曲线的线性区较小，而且当A=0时，L并不为零，还是存在较大的电感，如图（b）所示。任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器电感式传感器的输出特性1—实际输出特性2—理想输出特性任务一差动变压器在位移检测中的

4、应用一、自感式电感传感器（3）螺线管式电感传感器如图（c）所示的为单线圈螺线管式电感传感器，其主要元件是一个螺线管和一根柱形衔铁。传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺线管电感的变化。这种传感器结构简单，制作容易，但是灵敏度稍低，且衔铁在螺线管中间部分工作时，才有希望获得较好的线性关系。螺线管电感传感器适用于测量稍大一点的位移（毫米级）。一、自感式电感传感器任务一差动变压器在位移检测中的应用3.差动式电感传感器由于以上三种电感传感器使用时有可能受到外界的电压、温度变化的影响，产生测量误差，所以在实际应用中常采用差动形式，就是两个结构、材料、尺寸、电气参数等完全相同的电

5、感式传感器，共用一根活动衔铁，如图所示。任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器差动式电感传感器结构1—差动线圈2—铁芯3—衔铁4—测杆5—工件任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器以变气隙式差动电感传感器为例，活动衔铁位于中间位置，δ1=δ2=δ0，当活动衔铁偏离中间位置时，两个气隙一个增加，一个减小，差动输出，导致自感的变化量为原来的两倍，故灵敏度比原来提高一倍。从图可以看出，与单个线圈的电感传感器相比，采用差动形式还可以改善线性度，并且可减轻外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相抵消，减小了测量误差。任务一差动变压器在位移检

6、测中的应用一、自感式电感传感器变气隙式差动变压器的输出特性1—上线圈特性2—下线圈特性3—L1、L2差按后的特性任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器4.测量转换电路电感式传感器的测量转换电路主要是采用电桥电路。通过电桥电路是将电感量的变化转换成电压或电流信号变化，以便送入放大器进行放大，然后用仪表指示出来或记录下来。（1）交流电桥为了提高灵敏度，改善线性度，自感线圈一般接成差动形式，如图（a）所示。Z1、Z2为工作臂，即线圈阻抗，R1、R2为电桥的平衡臂。当衔铁开始偏离中间位置时，Z1≠Z2，电桥输出电压，该电压信号与衔铁的位移成正比。任务一差动变压器在位移检

7、测中的应用一、自感式电感传感器交流电桥任务一差动变压器在位移检测中的应用一、自感式电感传感器如图（b）所示的是变压器电桥。电桥的两臂是传感器线圈阻抗臂，另外两个臂是交流变压器次级线圈，各占1/2，交流供电。（2）相敏检波电路由于交流电压表不能直接指示电桥输出电压的相位，故不能确定衔铁的位移方向。通常将交流电桥中引入相敏检波电路，将交流输出电压转换成直流电压输出，再使用直流电压表检测输出电压。从图中可以看到，当衔铁位于中间位置时，输出电压并不为零，而是一个很小的电压值，称为零点残余电压。采用相