差动传感器自感动态特性试验.doc

差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能实验与研究 物理0802 袁刘 指导老师：刘雪燕 摘要：为了更好的理解差动传感器的原理和特性，观察差动螺线管式（自感式）传感器的位移性能，进行了关于此差动传感器的研究与实验，并得出了自感式动态特性曲线。 关键词：传感器，自感，实验，动态特性 正文： 为了更好的了解差动螺管式电感传感器振动时幅频性能和工作情况，解差动差动螺管式传感器振动时幅频性能，握差动螺管式电感传感器静态位移测量和动态振幅测量的方法。我们进行了如下实验。 随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。可以说，测试技术与自动控制水平的高低，是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志 传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 其中, 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。 随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用, 传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。 此外, 信号调理转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源, 因此, 信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。传感器组成框图如图 1 所示。 图1 # 传感器组成框图 传感器技术是一门知识密集型技术, 它与许多学科有关。 传感器的原理各种各样，其种类十分繁多, 分类方法也很多, 但目前一般采用两种分类方法: 一是按被测参数分类, 如温度压力、位移、速度等; 二是按传感器的工作原理分类, 如应变式、电容式、压电式、 磁电式等。本书是按后一种分类方法来介绍各种传感器的, 而传感器的工程应用则是根据工程参数进行叙述的。对于初学者和应用传感器的工程技术人来说, 应先从工作原理出发, 了解各种各样传感器,而对工程上的被测参数应着重于如何合理选择和使用传感器。 实验仪器 差动螺管式传感器、频率振荡器、电桥模块、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、直流恒压源、示波器、频率计、九孔板接口平台和传感器实验台一。 1.差动变压器量程:≥5mm；直流电阻：5Ω～10Ω 2.差动放大器：通频带0～10kHz1～ 倍的直流放大器。 3.移相器：允许最大输入电压10VP-P，移相范围≥±20o。 4.相敏检波器：可检波电压频率0～10kHz10VP-P，由 极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路。 5.低通滤波器：由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。 6.音频振荡器：0.4KHz～10KHz输出连续可调，VP-P值20V，180°、0°反相输出，Lv端最大功率输出电流0.5A。 7.低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，VP-P值20V，最大输出电流0.5A。 8.直流恒压源DH-VC2部分： 直流±15V，主要提供给各芯片电源； ±2V、±4V、±6V分三档输出，提供给实验时的直流激励源； 0～12VMax 1A作为电机电源或作其它电源。 实验原理 螺线管式差动变压器 １. 工作原理 螺线管式差变传感器主要用于测量位移和尺寸，也能测量与位移有关的的非电参数，如力，压力，应变，振动，力矩等，传感器输入输出线性好，测量范围大，可测量几至几百微米的位移，非线性误差可小于0.05%，分辨力可达纳米级，在机械，电子，国防，控制等领域得到了广泛应用。 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； 当铁芯移动（如右移）后，使右边电感值增加，左边电感值减小 根据以上两式，可以求得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。 两式可简化为 零点残余电压的产生和消除 螺线管式差变传感器主要是由2个螺线圈和活动衔铁组成，当活动衔铁处于中间平衡位置时，理论上输出电压值应为零，实际上不为零，这个不为零的值称为零点残余电压。零点残余电压的存在使得实际输出特性和理论特性不一致，使得传感器在零点附近存在不灵敏区，分析率变差，引起非线性误差，在实际应用差变时，必须采取相应措施消除或减小零点残压。 零点残余电压产生的原因 （1）由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，