电感式传感器 .ppt

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1、保持气隙lδ不变传感器线圈电感量：气隙较小，认为气隙磁场均匀，忽略磁路铁损：μ0---真空磁导率，μ0=4π×10-7(H/m)W---线圈匝数；S---磁通截面积；l----磁路长度；lδ---气隙总长；μr---铁心和衔铁的相对磁导率；对同一传感器线圈：W、μ0、S、l、μr均为常数，常数K=μ0W2S线圈电感：电感的变化只与气隙长度有关，非线性输出灵敏度：气隙：增大灵敏度---减小气隙---受到工艺和结构的限制。常取气隙尺寸（即测量范围）为δ=lδ/2=0.1~0.5mm。灵敏度：负号表示灵敏度随着气隙的增加而减小2、变面积型自感

2、传感器衔铁沿水平方向移动磁通截面积S变化电感变化1传感器线圈的电感：忽略气隙磁通边缘效应线性输出灵敏度：气隙：增大灵敏度---减小气隙---受到工艺和结构的限制、边缘效应常取气隙尺寸为δ=lδ/2=0.1~0.5mm（与变气隙型相同）负号表示灵敏度随着气隙的增加而减小3、螺管型自感传感器传感器线圈的电感：g-比磁导传感器的输出灵敏度：特点：①由于气隙大，磁路磁阻大，故灵敏度较前两者低。提高衔铁与套筒的直径比与长度比（结构与非线性限制）增加砸数（受到稳定性限制）②若主磁通不变以及线圈绕阻排列均匀，可得到较大的线性范围衔铁深度线圈漏磁磁阻线

3、圈电感24、差动式自感传感器单一式自感传感器：由于线圈电流的存在，使衔铁受到单向电磁力的作用，输出信号易受电源电压和频率波动、温度变化等干扰传感器输出的非线性限制了使用（变面积型传感器）不适于精密测量。差动式：由两个单一形式的结构对称组合，改善其性能，变气隙型差动传感器：输出灵敏度灵敏度提高了一倍。对电源电压与频率的波动以及温度变化等外界干扰也有补偿作用，从而提高了传感器的稳定性。35、自感传感器的测量电路（1）测量电路组成：（2）测量电桥：传感器线圈：Z1=r1+jL1，Z2=r2+jL2Z1=Z+ΔZ，Z2=Z-ΔZ初始状态：r

4、10=r20=r0，L10=L20=L0外接电阻：R1=R2=R输出电压：传感器测量电桥放大器相敏检波滤波器振荡器输出近似线性E---振荡器稳幅极性：方向—相敏检波4若衔铁上移：Z1变大，Z2减小，U正半周：D1、D4导通，D2、D3截止，UCUD，输出正电压U负半

5、周：D1、D4截止，D2、D3导通，UC>UD，输出正电压初始状态：Z1=Z2，输出U0=05理论上---当衔铁处于中间位置时，输出为零实际上---零位不平衡，输出零为电压---电气参数不对称、几何尺寸偏差（6）零残电压补偿：（5）滤波电路：滤除交流信号---直流电压危害：使提前放大器饱和；控制产生误动作；伺服电机发热---补偿Ra：使线圈电阻相等，消除基波分量Rb：对某线圈分流，改变工作点减小二三级谐波C：补偿次级线圈不对称6二、互感式传感器（差动变压器）1、互感传感器工作原理变压器：闭合磁路初级、次级互感为常数一个次级互感传感器：开

6、磁路初级、次级互感随衔铁移动变化两个次级（差动）U、I---初级线圈激励电压、电流，频率ωL1,R1---初级线圈电感、电阻；L21,R21,L22,R22---两个次级线圈电感、电阻；M1,M2---初级线圈与次级线圈1、2的互感；当衔铁处在中间位置时：M1=M2，输出为零当衔铁偏离中间位置时：M1M2，输出与M1-M2成比，与衔铁位移成正比传感器开路输出：W1、W2：初级、次级线圈匝数δ0：初始气隙Δδ：衔铁位移72、互感传感器结构变气隙型：a,b,c变面积型：d,e螺管型：f83、互感传感器测量电路（1）测量电路组成：（2）辨向

7、解调电路：传感器辨向解调放大器滤波器振荡器输出差动相敏检波电路：差动整流电路：9三、电感传感器的应用1、电感式位移传感器测量范围：零点几~几百毫米线性度：0.5%，0.1%，0.05%，0.02%分辨力：0.1m~0.01m，1nm(1)电感式位移传感器：测端10：宝石球头（玛瑙）测杆8：上下轴向移动导轨7：滚动式---多排钢珠，过盈，摩擦小，误差小，精度高，寿命长滑动式---间隙（测杆-导套），易磨损，精度低，寿命低，大行程片簧式---无间隙，无摩擦，精度高，测力变化大，行程小，体积大磁芯3：螺管型线圈4：差动弹簧5：蝶簧，产生测

8、力密封圈9：防尘，防水，防污10(2)横向电感式位移传感器：测杆1：杠杆片簧铰链14：支点，转轴磁芯6：螺管型线圈5：差动弹簧11：产生测量力11(3)电感式测厚仪:(4)差动变压器式位移传感器：辊轮1/3