传感器与检测技术课件,第三章 检测位移用典型传感器.ppt

对于变间隙型，如果忽略磁路铁损，则磁路总磁阻为： 上式中，l1为铁心磁路长；l2为衔铁磁路长；A为截面积；u1为铁心磁导率；u0为空气磁导率； 为空气隙厚度。 则有： 一般情况下，导磁体的磁阻与空气隙磁阻相比是很小的，因此线圈的电感值可近似地表示为： 可见，改变 及A均可使L发生变化，即对应为变气隙型和变面积型。 3.4 电感式传感器 （2）互感式电感传感器 3.4 电感式传感器 1）差动式电感传感器 结构：共用一个衔铁的两个相同自感式传感器线圈以差动形式构成的一种电感传感器。当铁芯移动时，两个线圈电感产生相反方向的增减，结构上要求两个线圈的电气参数和几何尺寸完全相同。 3.4 电感式传感器 结构：两个线圈的几何尺寸完全相同、铁芯安装 完全对称； 特点：提高灵敏度、改善线性度、对温度变化、 易于补偿电源频率变化影响。 3.4 电感式传感器 差动式结构可以提高灵敏度，改善线性，所以交流电桥大多采用双臂工作形式。下图是交流电桥的几种常用形式： 变压器式电桥 紧耦合电感臂电桥 交流器式电桥 3.4 电感式传感器 当负载阻抗Z2无穷大时，输出电压为： 由于是双臂工作形式，当衔铁下移时，Z1=Z-?Z，Z2=Z+?Z，则有： 同理，当衔铁下移时，有： 紧耦合电感臂电桥 3.4 电感式传感器 这种电桥以差动电感传感器的两个线圈作电桥工作臂，而紧耦合的两个电感作为固定臂组成电桥电路。 2）差动变压器式位移传感器 3.4 电感式传感器 差动变压器式位移传感器，有一次绕组和二次绕组，只是衔铁是可移动的，衔铁的移动与被测位移一致，一、二次绕组间的耦合随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。由于在使用时采用两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式位移传感器，通常简称差动变压器。 差动变压器工作在理想情况下的等效电路如右图所示： 图中U1为一次绕组激励电压；M1,M2分别为一次绕组与二次绕组间的互感；L1,R1分别为一次绕组的电感和有效电阻，L21,L22分别为两个二次绕组的电感；R21,R22分别为两个二次绕组的有效电阻。 3.4 电感式传感器 传感器与检测技术 第一章 绪论 第二章 检测力及压力用典型传感器 第三章 检测位移用典型传感器 第四章 检测速度用典型传感器 第五章 检测温度用典型传感器 第六章 检测有害气体及湿度用典型传感器 3.1 光栅位移传感器 3.2 磁栅位移传感器 3.3 容栅位移传感器 3.4 电感式传感器 第三章 检测位移用传感器 （1）光栅：由大量的等宽、等间距的平 行狭缝组成的光学器件称为 光栅。结构图如3.1.1所示： 3.1 光栅位移传感器 3.1 光栅位移传感器 3.1 光 3.1.1光栅结构放大图感器 （2）莫尔条纹 如果把两块栅距w相等的光栅面平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹，这种条纹称为莫尔条纹。如图3.1.2所示： 莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，它由一系列四棱形图案组成，如图3.1.2中d-d线区所示；f-f线区则是由于光栅的遮光效应形成的。 3.1 光栅位移传感器 3.1 光栅位移传感器 3.1 光栅位移3.1.2 莫尔条纹 3.1 光栅位移传感器 （3）位移的放大作用 当光栅每移动一个光栅栅距W时，莫尔条纹也跟着移动一个条纹宽度B。莫尔条纹的宽度与两光栅夹角θ之间的关系为： 当莫尔条纹相对移动的个数为N时，就可得到光栅相对移动的位移为：X=NW。 θ越小，B越大，这相当于把栅距W放大了1/θ倍。例如：θ=0.1度，则1/θ=573，即B是W的573倍，相当于把栅距放大了573倍，说明光栅有位移放大作用，从而提高了测量的灵敏度。 （4