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[理学]N-31 自感式传感器2
u1 u2 + R - R D3 D2 D1 D4 R R T1 T2 - + 当衔铁在中间位置时,位移x(t)= 0,传感器输出电压U1=0,只有U2起作用。 正半周时 因为是从中心抽头,所以u1= u2 ,故i3= i4。流经RL的电流为 i0= i4- i3 =0 i4 i3 u1 u2 - R + RL R D3 D2 D1 D4 R R T1 T2 + - 负半周时 同理可知i1= i2,所以流经RL的电流为 i0= i1- i2 =0 i1 i2 u1 u2 + R - RL R D3 D2 D1 D4 R R T1 T2 - + D2 u1 u2 - R + RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 + - e1 e2 - + - + i4 当衔铁在零位以上时,位移x(t) 0,U1与U2同频同相 正半周时 i3 故i4> i3,流经RL的电流为 i0= i4- i3 >0 负半周时 故i1> i2,流经RL的电流为 i0= i1- i2 >0 i2 i1 D2 u1 u2 + R - RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 - + e1 e2 + - + _ U2正半周U1负半周 故i4< i3。流经RL的电流为 i0= i4- i3 <0 当衔铁在零位以下时,位移x(t)< 0,U1与U2同频反相 i4 i3 D2 u1 u2 - R + RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 + - e1 e2 + - + _ D2 u1 u2 + R - RL R D3 D1 D4 R R T1 T2 - + e1 e2 - + - + 同理:在U2负半周U1正半周时: i1< i2。流经RL的电流为 i0= i1- i2 0.表示i0的 方向也与规定正方向相反。 i2 i1 结论: 1.衔铁在中间位置时,无论参考电压是正半周还是负半周,在负载RL上的输出电压始终为0。 2.衔铁在零位以上移动时,无论参考电压是正半周还是负半周,在负载RL上得到的输出电压始终为正。 3.衔铁在零位以下移动时,无论参考电压是正半周还是负半周,在负载RL上得到的输出电压始终为负。 由此可见,该电路能判别铁芯移动的方向。 相敏检波前后的输出特性曲线 x 0 UL (a) 经过相敏检波电路后,正位移输出正电压, 负位移输出负电压。差动变压器的输出经过相敏检波以后,特性曲线由图的(a)变成(b),残存电压自动消失。 x 0 UL (b) (3) 谐振式调幅电路 电路的灵敏度很高,但是线性差,适用于线性要求不高的场合。 2.调频电路 传感器自感变化将引起输出电压频率的变化 G C L f 灵敏度很高,但线性差,适用于线性要求不高的场合 L f 0 3.调相电路 传感器电感变化将引起输出电压相位变化 4.自感传感器的灵敏度 传感器结构灵敏度 转换电路灵敏度 总灵敏度 第一项决定于传感器的类型 第二项决定于转换电路的形式 第三项决定于供电电压的大小 气隙型、变压器电桥 传感器 传感器灵敏度的单位为 mV/(μm·V) 电源电压为1V,衔铁偏移1μm时,输出电压为若干毫伏 * * * * * 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 3.1.1 工作原理 线圈自感 Ψ——线圈总磁链,单位:韦伯; I——通过线圈的电流,单位:安培; W——线圈的匝数; Rm——磁路总磁阻,单位:1/亨。 a)气隙型 b)截面型 c)螺管型 自感式传感器原理图 l i ——各段导磁体的长度; U i——各段导磁体的磁导率; S i ——各段导磁体的截面积; δ ——空气隙的厚度; U0 ——真空磁导率 S ——空气隙截面积 变气隙型传感器 变截面型传感器 线圈中放入圆形衔铁 可变自感 螺管型传感器。 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 3.1.2 变气隙式自感传感器 通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 L与δ之间是非线性关系 当衔铁处于初始位置时, 初始电感量为 当衔铁上移Δδ时,则 , 代入式(3.1.6)式并整理得 上式用泰勒
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