电感式传感器ppt课件.ppt

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1、第5章电感式传感器传感器原理与应用主要内容：5.1变磁阻式电感传感器5.2差动变压器式电感传感器5.3电涡流式传感器传感与检测技术第5章电感式传感器电感传感器测量滚珠直径，实现按误差分装塞选传感与检测技术第5章电感式传感器用电感传感器实现的自动检测控制装置各种电感式传感器传感与检测技术第5章电感式传感器非接触式位移传感器测厚传感器电感粗糙度仪接近式开关概述传感与检测技术第5章电感式传感器电感式传感器利用电磁感应定律将被测量（如位移、压力、振动）转换为电感的自感或互感的变化。电感式传感器是一种机电转换装置，特点是体积大，灵敏度高，输出信号大，在自动控制设备中广

2、泛应用。电感式传感器按结构可分为：变磁阻式电感传感器变压器式电感传感器电涡流式电感传感器LX5.1（自感式）变磁阻式电感传感器5.1.1工作原理传感器结构:铁芯、线圈、衔铁三部分组成。铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ0;传感器运动部分与衔铁相连，衔铁移动时δ发生变化引起磁路的磁阻Rm变化，使电感线圈的电感值L变化。传感与检测技术第5章电感式传感器δ：气隙厚度；μ1、μ2、μ0：铁芯、衔铁和空气的磁导率;l1,l2：磁通经过铁心和衔铁的长度;S1S2S0:铁心，衔铁和气隙的截面积。5.1.1工作原理线圈电感量可按下式计算：式中：N为线圈匝数；变磁阻式传感器又

3、分为：变气隙厚度型（δ）变气隙截面积型（S0）传感与检测技术第5章电感式传感器可见只要改变气隙厚度或气隙截面积就可以改变磁路的气隙磁阻。由于导磁材料的磁导率远大于空气气隙的磁导率，磁路电阻可近似为气隙磁阻：传感与检测技术第5章电感式传感器5.1.1工作原理传感与检测技术第5章电感式传感器角度截面积厚度下面以变气隙厚度型进行讨论5.1.2输出特性（变气隙厚度）衔铁位移Δδ引起的电感变化为传感与检测技术第5章电感式传感器气隙厚度变化时，L与δ为反比关系δ0LδL0L0+ΔLL0-ΔL电感初始气隙δ0处，初始电感量为特性曲线非线性δ0–Δδ5.1.2输出特性Δδ/

4、δ<<1时，可将前式用泰勒级数展开,求出电感增量衔铁下移时电感的相对增量增大衔铁上移时电感的相对增量减小传感与检测技术第5章电感式传感器5.1.2输出特性满足Δδ/δ<<1时，忽略高次项（非线性项），有：电感相对变化量与气隙变化成正比关系传感与检测技术第5章电感式传感器定义变磁阻式传感器的灵敏度为：对上式作线性处理即，衔铁的气隙变化引起的电感相对变化量5.1.2输出特性讨论：传感器测量范围Δδ与灵敏度k0相矛盾；与线性度Δδ/δ0相矛盾；Δδ/δ0越小高次项迅速减小，非线性误差越小，但传感器量程变小；变间隙式电感传感器用于小位移比较精确，一般取Δδ/δ0=0

5、.1～0.2，（1～2mm/10mm）；为减小非线性误差实际测量中多采用差动形式。传感与检测技术第5章电感式传感器5.1.2输出特性差动式原理差动变隙式由两个相同的线圈L1、L2构成磁路。当被测量通过导杆使衔铁（左右）位移时，两个回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化，形成差动形式。传感与检测技术第5章电感式传感器当衔铁移动时，两个电感一个增加另一个减小变化时两个电感量产生相对变化为总的电感变化5.1.2输出特性对上式进行线性处理，忽略高次项得到：气隙相对变化引起的电感的相对变化为差动变隙式总的电感变化为：传感与检测技术第5章电感式传感器差动形式的电感输出灵

6、敏度为单线圈的两倍5.1.2输出特性1）比较单线圈，差动式的灵敏度提高了一倍；2）差动式非线性项与单线圈相比，多乘了(Δδ/δ)因子；不存在偶次项使Δδ/δ0进一步减小，线性度得到改善。3）差动式的两个电感结构可抵消部分温度、噪声干扰。传感与检测技术第5章电感式传感器差动形式与单线圈比较结论：传感器线圈结构5.1.3（L-U转换）测量电路两个桥臂由相同线圈组成差动形式，另外两个为平衡电阻传感与检测技术第5章电感式传感器差动变隙式交流电桥结构示意图等效电路（1）交流电桥式检测电路差动变隙式5.1.3测量电路传感与检测技术第5章电感式传感器电桥输出电压U0与气隙

7、变量Δδ有正比关系，与输入桥压有关，桥压UAC升高输出电压U0增加；桥路输出电压与初始气隙δ0有关，δ0越小输出越大。交流电桥电压输出：线圈品质因素Q较高时可以消除正交分量（参见3章交流电桥，输出电压一个与电源同相的分量）电桥输出为：5.1.3测量电路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。桥路输出电压为：传感与检测技术第5章电感式传感器（2）变压器式交流电桥检测电路5.1.3测量电路衔铁移动相同距离时，输出电压大小相等方向相反，相差180º，要判断衔铁方向就是判断信号相位，可采用相敏检波电路解决。该电路最大特点是输

8、出阻抗较小，其输出阻抗为传感与检测技术第5章电感式传