传感器检测技术06 第六章.ppt

调制与解调过程（波形转换） 载波 调制信号 放大后的调幅波 滤波后的波形 相敏检波后的波形 机电学院 电感式传感器 调幅与解调应用——动态电阻应变仪 6.2 互感式电感传感器 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测量转换成线圈互感的变化。 由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。实际中多采用螺管线圈型差动变压器。 W W1 W2 x 1、工作原理 传感器输出电压反映了位移的大小及方向，但因为交流信号，只有接入相应电路（相敏检波、差动整流等），才能提取出这两种信息。 传感器输出存在一定的零点残余电压，即衔铁位于中间位置时输出不为零。因此，其后接电路应采用既能反映铁芯位移大小及极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。 2、测量电路 全波差动整流电路及波形图 差动相敏检波电路 图中的R用于调节零点残余电压的大小。 差动变压器式传感器特点： 精度高(0.1?m 数量级，最高可达0.01?m )，高精度型非线性误差可达0.1% 线性范围大（可达?100mm） 稳定性好，结构简单，使用方便 因包含机械结构，频率响应较低，不宜测量高频动态参量。 广泛应用于直线位移，或能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。 差动变压器位移传感器 6.3 电涡流式传感器 1、工作原理:电涡流效应 金属导体 涡电流i 线圈 涡流式电感传感器可分为高频反射式和低频透射式两类 传感器与测试技术 机电工程学院* 第6章 电感式传感器 1.掌握三种电感式传感器工作原理及结构性能　　　 2.掌握其测量电路 3.了解电感式传感器的应用 第6章 电感式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、压力、流量、振动等物理参数。 分类: 电感式传感器 自感型 可变磁阻型 涡流式 互感型 6.1 自感式电感传感器 1、工作原理——可变磁阻式 原理:电磁感应 自感L与气隙δ成反比，而与气隙导磁截面积A成正比。 变气隙式自感传感器 δ L δ0 L0 0 输出特性非线性；为获得较高灵敏度，气隙的初始值δ0不宜过大。 为获得较好的线性关系，须限制测量范围，使衔铁位移在较小范围内变化，(?δ?δ0 ),一般取?δ=(0.1～0.2)δ0 变气隙式传感器适用于微小位移的测量，测量范围：0.001～1mm。 变面积式自感传感器 A A 输出特性为线性，因此测量范围大。 要提高灵敏度，气隙厚度 δ不能过大。 螺管式自感传感器 结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移(数毫米)测量。 工作原理：当铁芯在线圈中运动时，将改变磁阻，使线圈自感发生变化。 2、差动式自感传感器 两个结构完全相同的自感线圈组合在一起形成差动结构，可提高灵敏度，改善输出特性的非线性，实际中常用。 当??/?1时，可将上式展开成级数： 差动方式时： 灵敏度： 为原来的两倍。 比较： 显然，若不考虑包括2次项以上的高次项，则 成比例关系，因此高次项的存在是造成非线性的原因。 当气隙相对变化??/?1时，高次项迅速减小，非线性得到改善。然而，这会使传感器的测量范围变小，因此对输出特性线性的要求和对测量范围的要求是相互矛盾的。这正是取??/? =0.1～0.2的原因。 当构成差动式电感传感器时，输出与?L1+?L2有关，它不存在偶次项，因此差动式电感传感器的非线性明显改善。 差动式自感传感器的特性： 将传感器两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度可提高一倍，并改善了非线性特性，补偿干扰影响。 3、测量电路 差动式自感传感器的线圈可以用复阻抗Z等效，常采用交流电桥、谐振电路等测量。 交流电桥 将直流电桥的电阻R用阻抗Z代替，阻抗写成矢量形式，则交流电桥平衡条件为： ??????????????????????????????????????????????????????????????? 若阻抗写成复指数形式时，平衡条件为: 交流电桥有不同的组合，常用的有电容、电感电桥，其相邻两臂接入电阻，而另外两臂接入相同性质的阻抗，例如都是电容或电感。 a) 电容电桥 b)电感电桥 图a电容电桥的平衡条件 图b所示的电感电桥，其平衡条件 即使纯电阻交流电桥，导线之间形成的分布电容也会影响桥臂阻抗值，相当于在各桥臂的电阻上并联了一个电容，因此须进行电阻和电容的平衡调节。 交流电阻电桥 直流电桥采用直流电源作激励电源，稳定性好； 电桥的平衡电路简单，其输出为直流量，可用直流仪表测量，精度高； 电桥的连接导线不会形成分布电容，因此对连接导线的