现代检测技术与系统胡向东电子课件第4章节.ppt

输出电压的有效值为 分析…… ① 活动衔铁处于中间位置时 M1=M2=M 故 Uo=0 ② 活动衔铁向上移动时 M1 =M+ΔM， M2 =M-ΔM 故 与E2a同极性。 . ③ 活动衔铁向下移动时 M1 =M-ΔM， M2 =M+ΔM 故 与E2b同极性。 . 3. 差动变压器式传感器测量电路 问题：（1）差动变压器的输出是交流电压(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); （2）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。 (1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出。 从图（c）电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是从6到8， 故整流电路的输出电压为 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以Uo=0；当衔铁在零位以上时，因为U24 U68 ，则Uo0；而当衔铁在零位以下时， 则有U24 U68，则Uo0。Uo的正负表示衔铁位移的方向。 . . . . . . . . . . (2) 相敏检波电路 　　输入信号u’y (差动变压器式传感器输出的调幅波电压)通过变压器TA加到环形电桥的一个对角线上。参考信号uo通过变压器TB加到环形电桥的另一个对角线上。 输出信号u’’y从变压器TA与TB的中心抽头引出。 　　平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器TB的次级电流过大。RL为负载电阻。 uo的幅值要远大于输入信号u’y的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且uo和差动变压器式传感器激磁电压uy由同一振荡器供电， 保证二者同频同相（或反相）。 相敏检波电路及波形 根据变压器的工作原理，考虑到O、M分别为变压器TA、 TB的中心抽头，则 ? 采用电路分析的基本方法 当u0与uy’均为负半周时：二极管VD2、VD3截止，VD1、VD4导通。输出电压u’’y表达式相同。说明只要位移Δx0，不论u0与uy’是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压始终为正。 当Δx0时：u0与uy’为同频反相。 不论u0与uy’是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的输出电压表达式总是为 4. 差动变压器式传感器的应用 　　可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。 微压传感器 CPC型差压计 图4.22 差动变压器式加速度传感器原理图 差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。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。 4.3 电涡流电感式传感器（互感式） 4.3.1 工作原理 电涡流式传感器原理图 （a） 传感器激励线圈; （b） 被测金属导体 根据法拉第电磁感应定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。 　　根据愣次定律， H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。 　　 线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。 式中, r为线圈与被测体的尺寸因子。 测量方法： 如果保持上式中其它参数不变，而只改变其中一个参数， 传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量，即可实现对该参数的测量。 Z=F(ρ,μ,r,f,x) 传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为 　电涡流式传感器等效电路图 根据基尔霍夫第二定律，可列出如下方程： 　　解得等效阻抗Z的表达式为 线圈的等效品质因数Q值为 可见：因电涡流效应，线圈的品质因素Q下降。 4.3.3 电涡流传感器测量电路 主要有调频式、 调幅式电路两种。 1. 调频式电路 传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响