自动检测技术第三章课件.ppt

图3-24 不同激励频率下 与金属板厚度的关系 * 自动检测第三章 3.4压磁式传感器 某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械应力，从而引起磁导率的改变，这种现象称为压磁效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生变形，有些伸长，有些则压缩，这种现象称为“磁致伸缩”。当某些材料受拉时，在受力方向上磁导率增高，而在与作用力相垂直的方向上磁导率降低，这种现象称为正磁致伸缩；与此相反的称为负磁致伸缩。 * 自动检测第三章 实验证明，只有在一定条件下(如磁场强度恒定)压磁效应才有单一特性，但不是线性关系。就同一种铁磁材料而言，在外界机械力的作用下，磁导率的改变与磁场强度有着密切的关系。当磁场较强时，磁导率随外界力的增加而减小，而当磁场较弱时则与相反的结果。 铁磁材料的压磁应变灵敏度S为 * 自动检测第三章 利用上述关系可以制成压磁传感器，常用来测量压力、拉力、扭转力(或力矩)。这种传感器的输出电参量为电阻抗或是二次绕组的感生电动势，变换链为机械力→应力→磁导率→磁阻→电阻抗或感应电势。图3-25为一种压磁式力传感器示意图。存在如下关系 * 自动检测第三章 图3-25 压磁式力传感器结构形式之一 * 自动检测第三章 在外力作用下导磁体多数表现为各向异性特性。利用此特性也可以制成另一种形式的压磁式力传感器，如图3-26所示。 图3-26 压磁式压力传感器结构形式之二 * 自动检测第三章 3.5 电感式传感器的信号调理 3.5.1 交流电桥 普通的交流电桥包括平衡电桥和不平衡电桥，被用来测量阻抗参数，理所当然的可以将电感传感器的感抗参数变化转换成电压信号。关于交流电桥，已经在电阻传感器的信号调理中予以介绍，此处不再重复。 * 自动检测第三章 图3-27是另一种形式的交流电桥——变压器式电桥。 图3-27 变压器式电桥 * 自动检测第三章 假定O点为零电位，且传感器线圈为高Q值，即线圈电阻远远小于其感抗，即，则可以推导其输出特性公式为 在初始位置，即衔铁位于差动电感传感器中间时，由于两线圈完全对称，因此 。此时桥路平衡，即 。 * 自动检测第三章 当衔铁下移时，下线圈阻抗增加，即 ，而上线圈阻抗减少，为 ，此时输出电压为 因为在Q值很高时，线圈内阻可以忽略，所以 * 自动检测第三章 同理衔铁下移时，可推导出 综合前面两式得 由上式可见，衔铁上移和下移时，输出电压相位相反，且随 的变化输出电压也相应地改变。据此，经适当电路处理可判别位移的大小及方向。 * 自动检测第三章 3.5.2 调幅、调频与调相电路 图3-28为将感抗变化转换为交流信号幅值的电路，称为调幅电路。 图3-28调幅电路 * 自动检测第三章 图3-29为将感抗变化转换为交流信号频率的电路，称为调频电路。 图3-29 调频电路 * 自动检测第三章 把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路中，其振荡频率 当L变化时，振荡频率随之变化，根据频率大小即可测出被测量值。 图3-30为将感抗变化转换为交流信号相位的电路，称为调相电路。 * 自动检测第三章 （a） （b） （c） 图3-30 调频电路 * 自动检测第三章 调相电路实际上是一个相位电桥，一臂为传感器L，另一臂为固定电阻R。将电感线圈设计成具有高品质因数。 与L的关系为 当L有微小变化 时，所引起的输出电压相位变化 为 * 自动检测第三章 3.5.3 相敏整流电路 自感传感器接入交流电桥等信号调理电路后，输出一个交流电压，其幅值取决衔铁运动的幅度，其相位取决于衔铁运动的方向。对差动变压器、电涡流传感器也有类似情况。此交流电压信号往往输入一个被称之为“相敏整流电路”的环节。 相敏整流电路的功能是将交流电压的幅值转换为直流电压的幅值，而将交流电压的相位转换为直流电压的极性，即该整流电路对被整流交流电压的相位“敏感”。 图3-31为相敏整流电路原理图。 * 自动检测第三章 图3-31 相敏整流电路 图中，四个性能相同的二极管以同一方向串联成一个闭合回路，形成环形电桥。 * 自动检测第三章 （1） 当正位移时 1) 载波信号为上半周（0～π） 2） 载波信号为下半周（π～2π） 结论：当衔铁在零