第5章 电感式传感器2011-11-7~14专用课件.ppt

电感式传感器的外形 电感式传感器的外形 衔铁上移： 自感式传感器实现了把被测量的变化转变为自感的变化，为了测出自感的变化，同时也为了送入下级电路进行放大和处理，就要用转换电路把自感转换为电压或电流的变化，再由指示仪表或记录仪表指示或记录。 自感式传感器的测量电路有交流电桥式、变压器式交流电桥以及谐振式等。 5.2 差动变压器式传感器（互感式~了解） 差动变压器的外形 5.3 电涡流式传感器 分类： 按照电涡流在导体内的贯穿情况, 此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类, 但从基本工作原理上来说，仍是相似的。 特点： 电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量, 另外还具有体积小, 灵敏度高, 频率响应宽等特点, 应用极其广泛。  电涡流式传感器外形 此时磁场能量受到损耗, 到达L2的磁通将减弱为Φ2, 从而使L2产生的感应电压U2下降。 金属板越厚,涡流损失就越大,U2电压就越小。因此, 可根据U2电压的大小得知被测金属板的厚度,透射式涡流厚度传感器检测范围可达1～100mm,分辨率为0.1μm, 线性度为1%。 2.电涡流探伤 利用电涡流式传感器可以检查金属表面裂纹，热处理裂纹，以及焊接的缺陷等。在探伤时，传感器应与被测导体保持距离不变。检测时，由于裂陷出现，将引起导体电导率、磁导率的变化，从而引起输出电压的突变。 工程上其他应用 作业： P79 1、4、10、11 衔铁上移 综上所述，可得 由上式可知，当衔铁向上、向下移动相同的距离时，产生的输出电压大小相等，但极性相反。由于是交流信号，输出指示无法判断位移方向，必须配合相敏检波电路来解决。 变压器式交流电桥与电阻平衡臂交流电桥相比，具有元件少，输出阻抗小，桥路开路时电路呈线性的优点，但因为变压器副边不接地，易引起来自原边的静电感应电压，使高增益放大器不能工作。 Z1 Z2 I A B C D ~ 变隙电感式压力传感器结构图 5.1.5 变磁阻式传感器的应用 电感式压力传感器 当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P 的作用下产生与压力P 大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，磁路的磁阻发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值就反映了被测压力的大小。  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。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的, 并且次级绕组都用差动形式连接, 故称差动变压器式传感器。 差动变压器结构形式较多, 有变间隙式、变面积式和螺线管式等, 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, 它可以测量1～100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。 下图是变气隙型、变面积型及螺线管型三种类型的差动变压器式传感器的结构示意图。当衔铁3移动时，一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减少，形成差动形式。 差动变压器式传感器 1-次级线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆 （a）变气隙型 4 3 2 1 3 1 4 1 2 3 4 4 （b）变面积型 （c）螺线管型 零点残余电压是差动变压器在零位移时的输出电压，它是评定差动变压器性能的主要指标之一。 零点残余电压产生原因：主要是由传感器的二次绕组的电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等引起的。 零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组成。 零残电压的波形及组成：由基波和高次谐波组成 三、 差动变压器式传感器测量电路(简单说一下) 差动变压器的输出是交流电压，若用交流电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，不能反映移动的方向。另外，其测量值中将包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。   根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流,这种电流像水中的旋涡, 故称此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。  根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。 要形成涡流必须具备下列两个条件：　　(1) 存在交变磁场；　　(2) 导电体处于交变磁场中。 电涡流探头 压力（液位）变送器 位移振动传感器 5.3.1 电涡流式传感器的结构 　　电涡流式传感器的结构比较简单，主要是一个绕制在框架上的线圈，目前比较普