自动检测技术教学全套课件(第4版 宋文绪)课件 第六章.ppt

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1、第6章位移检测本章主要介绍自感式位移计、差动变压式位移计、电位器式位移计、感应同步器、光栅、光电码盘、电涡流位移计、电容式位移计等的原理、结构、特性及应用。6.1电感式传感器将被测量转换成电感(或互感)变化的传感器，称为电感式传感器。电感式传感器是建立在电磁感应定律基础上的，它把被测位移转换为自感系数L的变化。然后将L接入一定的转换电路，位移变化便可变成电信号6.1.1电感式传感器的工作原理及分类电感式传感器又称电感式传感器或可变磁阻式传感器，原理如图所示。线圈的电感值按下式计算：其中：6.1电感式传感器若忽略Rc，则有故电感式传感器分为三种类型，如图所示。6.1电感式传感器6.1.2

2、输出特性变间隙式和变截面式自感传感器的输出的特性如图所示。其灵敏度分别为为变间隙式电感传感器的输出特性变截面式电感传感器的输出特性6.1电感式传感器6.1.3差动电感传感器原理差动变间隙式传感器结构及特性如图所示。差动电感传感器是将有公共衔铁的两个相同电感传感器结合在一起的一种传感器6.1电感式传感器初始电感当衔铁移动时，气隙增加或减小，引起电感的变化因L1、L2是差动形式，故总的电感变化量为略去高次项，则有6.1电感式传感器灵敏度与单边式相比，有如下优点：（1）灵敏度提高一倍；（2）具有温度自补偿作用，抗外磁场干扰能力强；（3）电磁吸力相互抵消，线性度高。6.1电感式传感器6.1.4

3、电感式位移计1、轴向电感式位移计的结构1—引线；2—固定磁筒；3—衔铁；4—线圈；5—弹簧；6—防转销；7—钢球导轨；8—测杆；9—密封套；10—测端。这种电感式传感器的自由行程较大，且结构简单，安装容易，缺点是灵敏度低，且不宜测量快速变化的位移。6.1电感式传感器2、电感式位移计的测量电路电感式位移计测量电路将电感量的变化转换成电压或电流变化，送入放大器，再由指示仪表或记录仪表指示或记录。测量电路的形式很多，通常都采用电桥电路。6.1电感式传感器A、B两点的电位差即输出电压（1）衔铁处于中间位置时，输出电压为（2）衔铁向上移动时，输出电压为（3）衔铁向下移动时，输出电压为6.1电感式

4、传感器可见，当测杆的铁芯，由平衡位置上下移动相同的距离、产生相同电感增量时，电桥空载输出电压大小相等而符号相反，由此测得位移大小和方向。6.2差动变压器位移计差动变压器是互感传感器，是把被测位移转换为传感器线圈的互感系数变化量，由于这种传感器通常做成差动的，故称为差动变压器，由于该类传感器具有结构简单、灵敏度高、测量范围广等优点，被广泛应用于位移量的测量。6.2差动变压器位移计6.2.1差动变压器工作原理及特性差动变压器主要由一个线框和一个铁芯组成，在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈，在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈，并在线框中央圆柱孔中放入铁芯，如图所示，当初级线圈加以适当

5、频率的电压激励时，根据变压器的作用原理，在两个次级线圈中就产生感应电动势。6.2差动变压器位移计当铁芯处于中间位置时，输出电压:当铁芯向右移动时，则输出电压:当铁芯向左移动时，则输出电压:输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁芯的位移大小。6.2差动变压器位移计输出特性如图所示。6.2差动变压器位移计6.2.2差动变压器位移计结构1-测头；2-轴套；3-测杆；4-铁芯；5-线圈架；6-导线；7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧；10-防尘罩6.2差动变压器位移计此差动变压器位移计的测量范围约为±0.5mm～±75mm，分辨力可达0.1μm～0.5μm，差动变压器中间部分的线性比

6、较好，非线性误差约为0.5%，其灵敏度比差动电感式高，当测量电路输入阻抗高时，用电压灵敏度来表示，当测量电路输入阻抗低时，用电流灵敏度来表示。当用400Hz以上高频激磁电源时，其电压灵敏度可达(0.5～2)V/mm·V。电流灵敏度可达0.1mA/mm·V。由于其灵敏度较高，测量大位移时可不用放大器，因此，测量电路较为简单6.2差动变压器位移计6.2.3差动变压器位移计的测量电路1.大位移测量电路电路如图所示。只测位移大小时，用图a、b电路；大小、方向都测时，用图c、d的相敏检波电路。6.2差动变压器位移计2.微小位移测量电路DGS—20C/A型测微仪的框图如示。此位移传感器的测量范围一

7、般为几毫米，分辨率可达0.1μm～0.5μm，工作可靠。缺点是动态性能差，只能用于静态测量。6.3电位器传感器6.3.1电位器传感器基本工作原理电位计式电阻传感器的工作原理是基于均匀截面导体的电阻计算公式电位计式电阻传感器的结构如图，图(a)为直线式电位计，可测线位移；(b)为旋转式电位计，可测角位移。6.3电位器传感器6.3.2电位器传感器输出特性6.3电位器传感器6.3.3电位器传感器结构1、电阻丝：对电阻丝的要求是：电阻系数大，温度系数小