传感器与测试技术课件第六章电感式传感器.ppt

第二篇 常用传感器的原理及应用,1.掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能 2.掌握其测量电路3.了解电感式传感器的应用,第6章 电感式传感器,6.2 互感式电感传感器,互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。实际中多采用螺管线圈型差动变压器。,1、工作原理,传感器输出电压反映了位移的大小及方向，但因为交流信号，只有接入相应电路（相敏检波、差动整流等），才能提取出这两种信息。,传感器输出存在一定的零点残余电压，即衔铁位于中间位置时输出不为零。因此，其后接电路应采用既能反映铁芯位移大小及极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。,2、测量电路,全波差动整流电路及波形图,差动相敏检波电路,图中的R用于调节零点残余电压的大小。,差动变压器式传感器特点：精度高(0.1m 数量级，最高可达0.01m)，高精度型非线性误差可达0.1%线性范围大（可达100mm）稳定性好，结构简单，使用方便 因包含机械结构，频率响应较低，不宜测量高频动态参量。,广泛应用于直线位移，或能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。,差动变压器位移传感器,6.3 电涡流式传感器,1、工作原理:电涡流效应,涡流式电感传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,传感器线圈的等效阻抗Z变化：,若改变距离x，可将位移变化转换为线圈自感变化，通过测量电路变为电压输出；若()改变，可进行探伤或材质鉴别等。,高频反射式电涡流式传感器：,高频(lMHz)激励电流,高频反射式涡流传感器多用于位移及与位移相关的厚度、振动等测量。,低频透射式电涡流式传感器：,低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。,音频(20kHz)激励电流,原理简化模型：线圈与被测导体等效为相互耦合的两个线圈。,电涡流式传感器的基本特性：,基本特性涡流形成范围:径向为线圈外径的1.82.5倍，且分布不均匀；涡流贯穿深度有限，深度一般可用经验公式求得,涡流强度与x的关系：非线性特性，x/R1可改善线性，提高灵敏度。,一般要求，被测金属的最小尺寸大于传感器线圈直径的2倍；被测物为圆柱体时，其直径要求大于线圈直径的3.5倍。,2、测量电路：谐振电路,传感器线圈L与电容C 共同组成并联谐振回路，谐振频率为：,线圈等效电感改变，必然导致回路阻抗或谐振频率变化，从而可间接测量被测参数，对应测量电路：调幅电路调频电路,调幅电路,传感器由振荡器提供高频电源，当传感器谐振频率与电源频率相同时，输出电压u最大。,测量时，传感器等效电感随x而改变，LC回路失谐，输出信号频率虽仍为电源频率，但幅值随x变化，即x对输出信号存在调幅作用。,调频电路,以LC振荡回路的谐振频率作为输出量。,鉴频器：将调频信号转换为电压信号输出。,电涡流式传感器的特点,非接触测量，抗干扰能力强 灵敏度高 分辨力高，位移检测范围：1mm10mm，最高分辨率可达0.1%。结构简单，使用方便，不受油液等介质影响,6.4 电感式传感器的应用,电感式接近传感器（接近开关）,互感式传感器测量板材厚度,电涡流传感器,电涡流式传感器典型应用,无损探伤,火车轮检测,本章小结：,1.三种类型电感式传感器的工作原理、结构特点 2.测量电路（重点：交流电桥的调幅作用）3.传感器的应用,