第3章变阻抗式传感器原理与应用ppt课件.ppt

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1、第3章变阻抗式传感器原理与应用自感式传感器差动变压器电容式传感器电涡流式传感器压磁式传感器a)气隙型b)截面型c)螺管型3-1自感式传感器原理图3.1自感式传感器3.1.1工作原理原理结构形式变间隙式、变面积式和螺管式。3.1自感式传感器定量3-13-23-33.1自感式传感器铁心的结构和材料确定后，自感是气隙厚度和气隙截面积的函数。3-43-53.1自感式传感器螺管式电感传感器建立在磁路磁阻随着衔铁插入深度不同而变化的基础上。变气隙型传感器变截面型传感器3.1自感式传感器3.1.2变气隙式自感传感器气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻

2、L与δ之间是非线性关系磁路总的磁阻为线圈的电感为3-63-73.1自感式传感器3-2变间隙式电感传感器L-δ特性（1）当衔铁上移Δδ时,传感器气隙减小Δδ,即δ=δ0－Δδ,则此时输出电感为L=L0+ΔL,当Δδ/δ<<1时,可将上式用泰勒级数展开3.1自感式传感器3-83-93.1自感式传感器（2）当衔铁下移Δδ时,传感器气隙增大Δδ,即δ=δ0＋Δδ,则此时输出电感为L=L0－ΔL。3-103-113-123-13差动变隙式电感传感器1-铁芯；2-线圈；3-衔铁当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL23.1自感式传感器3-3

3、差动式变间隙式电感传感器3.1自感式传感器3-143-153-16结论：①差动式为简单式电感传感器灵敏度的2倍。②非线性减小。简单式电感传感器非线性误差③克服温度等外界共模信号干扰。3.1自感式传感器3-173.1自感式传感器3.1.3变面积式自感传感器输入与输出呈线性关系。得到较大的线性范围。灵敏度较低。灵敏度特点3-183-193.1自感式传感器3.1.4螺线管式自感传感器1-螺线管线圈Ⅰ；2-螺线管线圈Ⅱ；3-骨架；4-活动铁芯L10，L20——分别为线圈Ⅰ、Ⅱ的初始电感值3-20图3-4差动螺线管式电感传感器结构原理图3.1自感式传感

4、器当铁芯右移后，使右边电感值增加，左边电感值减小每只线圈的灵敏度为两只线圈的灵敏度大小相等，符号相反，具有差动特征。3-213-223-233.1自感式传感器3-243-253.1.5自感式传感器测量电路1.调幅电路2.调频电路3.调相电路4.自感传感器的灵敏度3.1自感式传感器3.1自感式传感器(1)变压器电路输出空载电压衔铁偏离中间零点时u0z2z1u/2u/21、调幅电路初始平衡状态，Z1=Z2=Z,u0=0图3-6变压器电桥3-263-273.1自感式传感器传感器衔铁移动方向相反时空载输出电压只能确定衔铁位移的大小，不能判断位移的方向

5、。为了判断位移的方向，要在后续电路中配置相敏检波器。3-283.1自感式传感器(2)相敏检波电路电路作用：辨别衔铁位移方向。U0的大小反映位移的大小，U0的极性反映位移的方向。消除零点残余电压。使x=0时，U0=0。图3-7相敏检波电路ABCD3.1自感式传感器未加相敏整流器和加相敏整流器的电桥输出、输入特性曲线如图。图3-8非相敏整流和相敏整流电路输出电压比较(a)非相敏整流电路；（b）相敏整流电路3.1自感式传感器设衔铁移动使Z1=Z+ΔZ，Z2=Z-ΔZ。当电源u上端为正（A正），下端为负时（B负）当电源u上端为正（A正），下端为负时（

6、B负）在电源一个周期内，电压表的输出始终为上正下负。即输出的极性取决于衔铁位移的方向。设衔铁移动使Z1=Z-ΔZ，Z2=Z+ΔZ时，分析输出电压的极性。3.1自感式传感器(3)谐振式调幅电路电路的灵敏度很高，但是线性差，适用于线性要求不高的场合。图3-9谐振式调幅电路3.1自感式传感器传感器自感变化将引起输出电压频率的变化GCLf图3-10调频电路Lf02.调频电路3-293.1自感式传感器传感电感变化将引起输出电压相位变化3.调相电路图3-11调相电路3.1自感式传感器3-303-313-323-333.1自感式传感器4.自感传感器的灵敏度

7、传感器结构灵敏度转换电路灵敏度总灵敏度气隙型（传感器结构）变压器电桥（转换电路）3-343-353.1自感式传感器3-363-373-383-393-40第一项决定于传感器的类型第二项决定于转换电路的形式第三项决定于供电电压的大小传感器灵敏度的单位为mV/(μm·V)电源电压为1V，衔铁偏移1μm时，输出电压为若干毫伏。3.1自感式传感器3-413.1自感式传感器3.1.6自感式传感器应用举例（自感式压力传感器）图3-12变隙式自感压力传感器结构图3.1自感式传感器图3-13变隙差动式电感压力传感器敏感元件：C形弹簧管转换元件：差动变隙自感传

8、感器转换电路：变压器电桥3-423.2差动变压器定义：把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。根据变压器的基本原理制成的。次级绕组采用差动形