5-电感式传感器.ppt

* 电感式传感器测液位 * 为了满足测量精度，系统固有频率不可能很高。所以，能测量的振动频率上限就受到限制，一般在150Hz以下。高频时振动测量用压电式传感器。 当被测体带动衔铁以Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。 * 这个就要联系我们之前讲的差动式电感传感器了。图5.1.5即相当于图5.1.3的等效电路图。 * 考虑输出特性，构成差动的两个变隙式电感传感器在结构尺寸、材料、电气参数等方面均应完全一致。 * 高品质因数（品质因数是用来表示线圈损耗的大小的）时，Z=R+jwL Q=wL/R高，即wL大，R小，那么ΔZ的虚部变化要比实部变化大，因此实部R忽略不计了。 强调ΔZ/Z=ΔL/L 对于电桥输出电压，上下同除于jwL0。 * 两个二次绕组的阻抗相同，因此电压分别占了1/2。 * 同样我们考虑高品质因数的情况，损耗电阻忽略，只考虑电感的变化。 * * 谐振式测量电路大概作个了解。 我们在讲应变式传感器时讲了调幅电路，电容式传感器时讲了调频电路。 * 灵敏度=输出量的变化/输入量的变化，我们见图5.1.7（b）中的曲线斜率可知其灵敏度很高，而线性度更好观看了，显然输出输入曲线并不是线性的。 线圈 铁芯 衔铁 微小位移 两倍 线性度 交流电桥式 变压器式交流电桥 C * 答案在ppt讲稿上 * 前面介绍的电感式传感器是基于将电感线圈的自感变化代替自变量的变化，从而实现压力，液位等参数的测量。 差动变压器式与气隙厚度差动型主要区别是： 　　一个铁芯上两个线圈， 初级线圈和次级线圈。 大多数采用螺管结构。 * 当一线圈中的电流发生变化时，再临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。 　 * M=N1Φ21/I2=N2Φ12/I1，互感的影响因素和电感的是相同的。 * 差动变压器结构形式较多，但其工作原理基本一样。非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器式传感器。 * 螺线管式差动变压器按线圈绕组排列的方式不同可分为一节、二节、三节、四节和五节式等类型。 一节式灵敏度高, 三节式零点残余电压较小, 通常采用的是二节式和三节式两类。 * 互感　　1.当一线圈中的电流发生变化时，再临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象　　有两个临近的回路（1）和（2），载有电流I1，I2.则由I1产生的磁场穿过（2）的回路，磁通量为Φ21，应和I1成正比。 　　Φ21=M21*I1　　同理，由I2产生的磁场穿过（1）的回路，磁通量为　　Φ12=M12*I2　　M12、M21均可称为互感系数。可以证明M12=M21=M，简称互感。 * 当初级绕组加以激励电压U时, 根据变压器的工作原理,在两个次级绕组W2a和W2b中便会产生感应电势E2a和E2b。 * 如果工艺上保证变压器结构完全对称,则当活动衔铁处于初始平衡位置时, 必然会使两互感系数M1=M2。从而E2a=E2b。由于变压器两次级绕组反相串联, 因而U0=E2a-E2b=0,即差动变压器输出电压为零。 * 当活动衔铁向上移动时,由于磁阻Rm的影响，使M1M2，因而E2a增加，而E2b减小。 * 反之，E2b增加，E2a减小。 因为U0=E2a-E2b，所以当E2a、E2b 随着衔铁位移x变化时， U0也必将随x而变化。 * 图5.2.5给出了差动变压器输出电压Uo与活动衔铁位移Δx的关系曲线。 * 零点残余电压包含了基波同相成分、基波正交成分、二次及三次谐波和较小的电磁干扰波 * 这些电路在书P125 * 若V1aV1b,即Uab0的话，那么根据二极管的正向导通特性，电流方向为：a—1—2—4—3—b。 若V1aV1b,电流方向为：b—3—2—4—1—a。 则流经C1的方向总是2—4。 * 这里结合图5.2.6（c）分析差动整流原理。 E1abE2cd,则意味着E13E57,也相当于E24E68。 差动整流电路具有结构简单, 不需要考虑相位调整和零点残余电压的影响,分布电容影响小和便于远距离传输等优点，因而获得广泛应用。 * U2和us同频同相时： 当u2与us均为正半周时：由于us的振幅比较大，当u2与us都是正半周（按照图中箭头的方向），VaVc（虽然都是正的，但us的振幅大，所以c的电势要大）；VaVd，VdVb（虽然都是负的，但us的振幅大，负的更多，所以比b点的电势要小）；VbVc。所以是2，3导通；具体u0输出的计算在书上p123贴的便条上面。 当u2与us均为负半周时：和正半周时A,B,C,D四个点的电势关系完全是相反的了，此时是1，4导通。等效电路图如（c）所示。经过叠加定理和戴维南定理的运用，它的表达式和正半周时完全相同，正负号都是一样的。 * U1在图中没表示出来，它是