重庆科创职业学院-传感器与检测技术项目式教学--项目三.ppt

项目三 位移检测 3.1 变磁阻式传感器 若忽略磁路磁损，则磁路总磁阻为: 式中： ——铁芯材料的导磁率(H/m)； ——衔铁材料的导磁率(H/m)； ——磁通通过铁芯的长度(m)； ——磁通通过衔铁的长度(m)； ——铁芯的截面积( )； ——衔铁的截面积( )； ——空气的导磁率(4π× H/m)； ——气隙的截面积( )； δ ——气隙的厚度(m)。 3.1 变磁阻式传感器 通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻，即： 则可近似认为： 联立前几式，可得 3.1 变磁阻式传感器 等效电路 3.1 变磁阻式传感器 变磁阻式传感器通常都具有铁心线圈或空心线圈。将传感器线圈等效成上图所示电路: 1．铜损电阻 ：取决于导线材料及线圈几何尺寸。 2．涡流损耗电阻Re：由频率为f的交变电流激励产生 交变磁场，会在线圈铁心中造成涡流及磁滞损。 3．磁滞损耗电阻 ：铁磁物质在交变磁化时，磁分子来回翻转克服阻力，类似摩擦生热的能量损耗。 4．并联寄生电容C的影响：并联寄生电容主要由线圈绕组的固有电容与电缆分布电容所构成。 L-L0= L-L0= 2、变压器式电桥 变压器式电桥如图b所示，它的平衡臂为变压器的两个二次侧绕组，当负载阻抗无穷大时输出电压为： 由于是双臂工作形式当衔铁下移时， Z1=Z-△Z，Z2=Z+△Z，则有： 同理，当衔铁上移时，则有： 主要性能 （1）灵敏度 （2）线性度 （1）灵敏度 差动变压器在单位电压激励下，铁芯移动一个单位距离时的输出电压，以V/mm/V表示。 理想条件下，差动变压器的灵敏度KE正比于电源激励频率f . 提高输入激励电压，将使传感器灵敏度按线性增加。 （2）线性度 线性度: 传感器实际特性曲线与理论直线之间的最大偏差除以测量范围（满量程），并用百分数来表示。 影响差动变压器线性度的因素: 骨架形状和尺寸的精确性，线圈的排列，铁芯的尺寸和材质，激励频率和负载状态等。 改善差动变压器的线性度: 取测量范围为线圈骨架长度的1/10-1/4，激励频率采用中频，配用相敏检波式测量电路 （1）差动整流电路（补充） （2）相敏检波电路 （3）直流差动变压器电路 任务二电涡流式传感器  电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。 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, 导体内将产生呈涡旋状的感应电流, 此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。 电涡流式传感器可以实现非接触地测量物体表面为金属导体的多种物理量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数。这种传感器也可用于无损探伤。 电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接触测量的优点，因此在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。 干净、高效的 电磁炉 电磁炉的工作原理 高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅 内 的 食 物。 电磁炉内部的励磁线圈 大直径电涡流探雷器 1. 基本原理 2． 等效电路 结构类型 高频反射式 2. 低频透射式(常用来测厚) （一）调幅式（AM）电路 部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数 人的手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡器的振幅产生明显的衰减吗？为什么？ (二)调频（FM）式电路(100kHz~1MHz） 当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流线圈的电感量L 也随之改变，引起LC 振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将?f转换为电压?Uo 。 并联谐振回路的谐振频率 设电涡流线圈的电感量L=0.8mH，微调电容C0=200pF，求振荡器的频率f 。 电涡流探头外形 电涡流探头内部结构 1—电涡流线圈 2—探头壳体 3—壳体上的位置调节螺纹 4—印制线路板 5—夹持螺母 6—电源指示灯 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头 6) 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,