《自动检测技术》PPT课件.ppt

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1、第3章电感式传感器及其信号调理目录3.1自感式传感器3.2差动变压器3.3电涡流传感器3.4压磁式传感器3.5电感式传感器的信号调理电感式传感器是利用非电量的变化引起传感元件线圈自感和互感的变化，从而实现非电量电测量的一种装置。电感传感器可分为自感式、互感式和涡流式三种类型。先看一个实验：将一只380V交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器的36V交流电压源上，如下图所示。开始毫安表的示值约为几十毫安。若用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按时，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。电感传感

2、器的基本工作原理演示F220V准备工作电感传感器的基本工作原理演示气隙变小，电感变大，电流变小F3.1自感式传感器3.1.1单线圈自感传感器自感式传感器亦称变隙式自感传感器或变磁阻式自感传感器，根据铁芯线圈磁路气隙的改变，引起磁路磁阻的改变，从而改变线圈自感的大小。气隙参数的改变可通过改变气隙长度和改变气隙截面积两种方式实现。传感器线圈分单线圈和双线圈两种。图3-1单线圈变气隙式长度自感传感器根据磁路知识，线圈自感L可按下式计算与电阻串联类似，串联磁路磁阻为各环节磁阻之和实际上由于铁芯工作于非饱和状态，此时铁芯的磁导率远远大于空气的磁导率，因而磁路的总磁阻主要由气隙的磁

3、阻所决定。即可认为移动衔铁的位置，即可改变气隙的长度，从而引起线圈自感的变化，实现位移到电感量的变化的转换。设初始气隙为，电感初值为，当衔铁上移时，气隙变为，可知线圈自感的变为当，将（3-5）用泰勒级数展开当衔铁下移幅度为时，线圈自感变为变气隙长度型传感器与呈非线性关系，而且在位移幅度相同但位移方向不同时，所引起的电感变化的绝对量并不完全相同。但在的前提下，作线性化处理，可得其灵敏度为非线性误差为为提高自感传感器的灵敏度，可减小;但的减小又限制了测量范围，而且使非线性加重。电感式传感器的应用-位移测量轴向式电感测微器的外形航空插头红宝石测头其他电感测微头轴向式电感测微器

4、的内部结构1—引线电缆2—固定磁筒3—衔铁4—线圈5—测力弹簧6—防转销7—钢球导轨（直线轴承）8—测杆9—密封套10—测端11—被测工件12—基准面电感式滚柱直径分选示意滚柱直径分选装置图1—气缸2—活塞3—推杆4—被测滚柱5—落料管6—电感测微器7—钨钢测头8—限位挡板9—电磁翻板10—容器（料斗）电感式滚柱直径分选装置（外形）滑道分选仓位轴承滚子外形（参考中原量仪股份有限公司资料）电感式滚柱直径分选装置外形落料振动台滑道11个分选仓位（参考无锡市通达滚子有限公司资料）废料仓电感式滚柱直径分选界面分选结果基本符合正态分布电感式滚柱直径分选装置测微仪圆柱滚子自感传感器

5、总要接入测量电路中去，有必要研究传感器相对于测量电路的等效电路。不能把它看成一个理想的纯电感L。实际上：线圈导线存在电阻Rc；传感器中的铁磁材料在交变磁场中一方面被磁化，另一方面形成涡流及损耗，这些损耗可分别用磁滞损耗电阻和涡流损耗电阻Re表示；还存在线圈的匝间电容和电缆线分布电容，二者用C统一表示。图3-2自感传感器的等效电路单线圈自感传感器结构虽然简单，但存在诸多缺陷，技术性能较差：由于线圈流往负载的电流不可能为零，存在起始电流，衔铁始终受电磁引力，会引起附加误差；非线性误差较大；某些客观存在的干扰如电源、温度的波动，都会对输出造成影响。双线圈变气隙式自感传感器采用

6、两个线圈激磁，工作时两线圈的自感呈反相变化，形成差动输出，因而称之为差动自感传感器。差动自感传感器亦有变气隙长度型和变气隙截面积型，由两只完全对称的单线圈自感传感器共用一个活动衔铁而构成。3.1.2差动自感传感器图3-3变气隙长度型差动自感传感器设　，　，则两线圈自感分别为当衔铁偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。差动电感传感器的特点1-差动线圈2-铁心3-衔铁4-测杆5-工件差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。图3-4差动自感传感器的输出特性示意图差动

7、自感传感器的输出特性示意图如图所示。差动电感传感器的特性曲线1、2为L1、L2的特性，3为差动特性请分析：从曲线图可以看出，与非差动电感传感器相比较，差动式电感传感器的灵敏度、线性度有何变化？采用差动结构能带来的好处：将传感器两线圈接入交流电桥的相邻两臂图3-5差动自感传感器接入交流电桥初始时，衔铁处于中间位置，，，即,而是固定臂，于是电桥平衡，输出电压=0。当衔铁偏离中间位置时，两线圈电感量(或阻抗)一增、一减此时电桥失衡，有电压输出，输出为因为线圈的品质因数很高，可见，输出信号的幅值与衔铁的位移幅度成正比，其相位取决于位移的方向，若衔