变磁阻式传感器ppt课件.ppt

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1、第6章变磁阻式传感器电感式传感器差动变压器式传感器电涡流传感器1基础知识一：磁力(B)线的分布规律磁力线是一簇封闭的无头无尾的永不相交的曲线；磁力线总是趋向于走磁阻最小的路径；磁力线垂直穿出或进入导磁体表面；当两磁极表面平行且气隙很小时，磁场可看作是均匀的，而且磁力线呈平行直线。2δ气隙磁通当两磁极表面平行且气隙很小时，磁场可看作是均匀的，而且磁力线呈平行直线。3基础知识二：磁阻与磁导l:磁路长度S:磁路横截面导体导磁率μF（10-3H/m量级）空气导磁率μ0=4π×10-7H/m4基础知识三：等效磁路l1/

2、A1l2/A2l3/A3Gδ1Gδ2Gδ3磁路1和2并联：再和3串联：5线圈电感：由磁路欧姆定律，磁通定义为：其中：L:线圈电感；φ：磁通；W:线圈匝数；I:线圈电流；Rmi:第i段磁路磁阻磁链定义为：串联回路磁势：磁压降磁阻6概述变磁阻式传感器：利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感L或互感M）变化来检测非电量的机电转换装置。按照工作原理分类：自感式：L变化差动变压器式：M变化电涡流式：L、M变化按结构分类：气隙式电感传感器（闭磁路结构形式）螺管式电感传感器（开磁路结构形式）7l2S2S1§6.1电感式

3、传感器一、单电感传感器线圈铁芯衔铁δUsr问：加直流电和交流电时回路电流相同吗？89简单电感传感器的工作原理W:线圈的匝数I:线圈中的电流Φ：磁路磁通RM:磁路总磁阻为何是2？10当线圈匝数为常数时,电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数,只要改变δ或S均可导致电感变化,因此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积Ｓ的传感器。使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。111、变间隙简单电感传感器的输出特性向上移动：△δ向下移动：△δδLδ0L0-△δ+△δ+△L1-△L212变间隙简单电感传感器的输出特性

4、当有两个铁芯，并采用差动结构时：结论：灵敏度提高，非线性减小。13Conclusions:减小δ0，增大灵敏度。△L/L＝f(△δ）为非线性，而且当△δ/δ↑，非线性增大。非线性与测量范围相互制约，一般取△δ/δ=0.1～0.2，所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。△δ↓与△δ↑引起的△L的变化大小不同，且△δ越大，两种情况对应的△L相差越大。为了减小非线性误差,实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。特点:与变间隙电容相似。142、电感传感器的等效电路分析ReRhRcCL铜损电阻（Rc）;

5、铁芯的涡流损耗电阻（Re）;磁滞损耗电阻（Rh）;寄生电容（C）.Lcp：每匝线圈平均长度；d：导线的直径。t：铁芯厚度；p：涡流穿透深度.Iet铁芯的横截面15不考虑寄生电容、磁滞损耗的等效电路：ReRcLL’Re‘Rc由于涡流的作用，使得等效电感减小。分析讨论：16减小对L的影响的措施：减小铁损的具体办法：1）铁芯采用迭片式结构;2）采用电阻率大的铁氧材料.增大Re增大(Re/l)减小Re’Re’<<L’减小17考虑线圈间寄生电容C后的等效电路：L’CRe’RCCL’R’LPRPLReRCCL

6、ReRC18考虑线圈间寄生电容C后的等效电路：线圈的等效阻抗为：CL’R’19CL’R’LPRP20Conclusions：寄生电容C使得等效电阻和等效电感增加；在实际的测量中，若改变电缆引线的长度，即改变了寄生电容C（主要是电缆电容）的大小，则电感传感器有效电感发生变化，灵敏度也将发生变化。需要重新校准。有效灵敏度品质因素213、简单电感传感器的测量线路22Discussion：δ≈0时，磁阻RmF相对较大，不能忽略，所以有一定的起始电流。IδImInI0δ0δ↑↑，电阻R相对较大，不能忽略，存在Im。该电

7、路不适于高精度测量，没有相敏解调功能。23小气隙电感传感器与小气隙电容传感器的比较相同或相似之处：公式表示形式、非线性分析、差动结构等；电容器有电场边界问题，电感有磁场边界问题；适合测量较小位移量。不同之处：电容阻抗值大，抗干扰能力差；电感阻抗值小，抗干扰能力强；电容激励频率很高；电感激励频率低；电感输出信号含高次谐波，零位不稳定；由于结构、质量等原因，电容传感器的动态响应频率高于电感传感器。24电感传感器的特点优点：结构简单，可靠性好；分辩率较高，能测量很小的机械位移和感受很小的转角位移变化；传感器的输出

8、信号强，有利于信号的传输和放大，一般每毫米的变化可达数百毫伏的输出；线性特性较好，性能较稳定；能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,在工业自动控制系统中被广泛采用。缺点：存在变化的交流零位信号；不适合高频动态信号的测量。25电感式传感器的应用电感式传感器直接用于测量小位移，凡是能转换成位移量变化的参数，如力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位等都可以用电感式传感器来进行测量。26应