第5讲课件电感压电式传感器.ppt

第五讲 其它类型的传感器(二) 电感式传感器的定义:是利用线圈的自感或互感变化实现非电量转换的一种装置。 电感式传感器的工作原理如下图： 1、 变气隙型 （1）、组成 由线圈、铁芯及衔铁三部分组成 （3）、输出特性 （4）、差动变隙型 三种形式的差动式自感传感器以变气隙式电感传感器的应用最广。 4、等效电路 电感式传感器的线圈并非是纯电感，该电感由有功分量和无功分量两部分组成 电感式传感器的等效电路 5、转换电路 （2）、谐振式调幅测量电路 （3）、谐振式调频测量电路 6、自感式传感器的应用 （1）压力测量 （2）测量位移 （二）、差动变压器式传感器（互感式） 把被测的非电量变化转换为线圈互感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，并且次级绕组常用差动形式连接，故称差动变压器式传感器，分为三种类型： ①变间隙； ②变面积 ； ③螺管型。 1、结构原理 1—初级线圆； 21，22—次级两差动初线圆；3—线圆绝缘框架； 4—活动衔铁 如果变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，两次级线圈的互感系数M1=M2，将有E21=E22，则U2=E21-E22=0，即差动变压器输出电压为0。 当铁芯向右移动时，在右边二次线圈内穿过的磁通比左边二次线圈多些，所以互感也大些，感应电动势E21增加；另一个线圈的感应电动势E22随铁芯向右偏离中心位置而逐渐减小；反之，铁芯向左移动时，E21减小，E22增加。 两个二次线圈的输出电压分别为U21和U22，如果将二次线圈反向串联，则传感器的输出电压U2=U21-U22。 当铁芯移动时，U2就随着铁芯位移x成线形增加，其特性如图所示，形成V形特性。如果以适当方法测量U2，就可以得到与x成正比的线性读数。 （1）差动整流电路 （ 2）相敏检波电路 （1）力和力矩的测量 优点：承受轴向力时应力分布均匀； 当长径比较小时，受横向偏心的分力的影响较小。 （2）微压力测量 （3)液位测量 （4）电感式滚柱直径分选示意 1-气缸 2-活塞 3-推杆 4- 被测滚柱 5 落料管 6- 电感测微器 7 – 钨钢测头 8 – 限位挡板 9 – 电磁翻板 10 –容器（料斗） （5）电感式不圆度计原理 电感式不圆度测试系统 （6）电感传感器在仿形机床中的应用 生产布料的车间用前图所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度，请分析填空。 当卷取辊转动太快时，布料的张力将____(增大/减小)。导致张力辊向____(上/下)位移。使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量Ml____(增加/减小)，N22与Nl之间的互感量M2___。因此U21___(增大/减小)，U22___，经差动检波之后的U0为___(负/正)值，去控制伺服电动机,使它的转速变___(快/漫)，从而使张力恒定。 (三)、电涡流式传感器 1、电涡流效应 2、电涡流传感器的结构 电涡流传感器主要由产生交变磁场的通电线圈和置于线圈附近因而处于交变磁场中的金属导体两部分组成。金属导体也可以是被测对象本身。 3、等效电路分析 根据基尔霍夫第二定律，可列出如下方程 5、涡流的强度和分布 电涡流的径向形成范围 电涡流的轴向贯穿深度 电涡流强度与距离的关系 (1)、电涡流的径向分布 (2)、涡流轴向分布 (3)、电涡流强度与距离的关系 6、电涡流传感器的应用 (1)低频透射式涡流厚度传感器 (2)高频反射式涡流厚度传感器 测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪 (3)位移测量 (4)振幅测量 (5)振动测量 偏心和振动检测 (6)测量封口机工作间隙 (7)转速测量 各种测量转速的传感器及其与齿轮的相对位置 (8)涡流探伤 可以用来检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以及用于焊接部位的探伤等。 综合参数(x, ρ, μ)的变化将引起传感器参数的变化，通过测量传感器参数的变化即可达到探伤的目的。 在探伤时导体与线圈之间是有着相对运动速度的，在测量线圈上就会产生调制频率信号 电涡流表面探伤 用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹 (9)电涡流通道安检门 安检门的内部设置有发射圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小。 当在某些物质的极化方向上施加电场，这些材料在某一方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。这种电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应”。