感测技术--ch5-2.ppt

第二部分 电感式传感器 转换电路和传感器的灵敏度 传感器实现了把被测量转变为自感和互感量的变化，如何将电感值随外作用的变化转换成可用的电信号？原则上讲可将互感的变化转换成电压（电流）的幅值、频率、相位的变化，他们分别称为调幅、调频、调相电路。 * * 电感式传感器 利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、 振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化, 再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出, 这种装置称为电感式传感器。 电感式传感器有自感式、互感式和电涡流式三种 本节主要介绍互感式电感式传感器。 电感式传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制, 在工业自动控制系统中被广泛采用。 一、互感式传感器（差动变压器式传感器）工作原理  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。 一个初级线圈加交流激励，两个二次线圈对称差动连接。被测量带动衔铁上下移动。它由初级线圈, 两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。 差动变压器的三种转换电路 1. 变压器式交流电桥 变压器式交流电桥测量电路如图所示, 电桥两臂Z1、 Z2为传感器线圈阻抗, 另外两桥臂为交流变压器次级线圈的 1/2 阻抗。当负截阻抗为无穷大时, 桥路输出电压 当传感器的衔铁处于中间位置, 即Z1= Z2=Z时有=0, 电桥平衡。  当传感器衔铁上移时, 即Z1=Z+ΔZ, Z2=Z-ΔZ, 此时 当传感器衔铁下移时, 则Z1=Z-ΔZ, Z2=Z+ΔZ 此时 从以上两式可知, 衔铁上下移动相同距离时, 输出电压的大小相等, 但方向相反, 由于 是交流电压, 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。  传感器线圈的阻抗变化 为损耗电阻变化 及感抗变 化 两部分。 因为 取全微分 代入 忽略 则 若设计成 则