智能检测ppt第4章.ppt

1、工作原理；2、结构；3、应用；4、测量原理。 电感式传感器的工作基础：电磁感应 即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量 与 衔铁上移 切线斜率变大 与线性度 衔铁上移： 电感式滚珠直径分选装置 实现按滚珠直径大小分类并计数 4.3.4 电涡流式传感器的应用 1、位移测量 2、振幅测量 3、转速测量 4、无损探伤 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。  当传感器的衔铁处于中间位置，即Z1=Z2=Z，此时有　　　　　　　　　　 　　 ， 电桥平衡。 当传感器衔铁上移：如Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ， (4-25) 当传感器衔铁下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ， 此时 (4-26) 可知：衔铁上下移动相同距离时，输出电压相位相反，大小随衔铁的位移而变化。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。 3. 谐振式测量电路 分为：谐振式调幅电路和谐振式调频电路。 调幅电路特点：此电路灵敏度很高， 但线性差，适用于线性度要求不高的场合。 调频电路：振荡频率 。当L变化时，振荡频率随之变化，根据f的大小即可测出被测量的值。具有严重的非线性关系。 4.2 差动变压器式传感器 （互感式） 把被测的非电量变化转换为线圈互感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：变隙式、变面积式和螺线管式等。 　　在非电量测量中，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。 4.2.1 变隙式差动变压器 1. 工作原理 假设：初级绕组W1a=W1b=W1，次级绕组和W2a=W2b=W2 两个初级绕组的同名端顺向串联，两个次级绕组的同名端则反相串联。 当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置，它与两个铁芯的间隙有δa0=δb0=δ0，则绕组W1a和W2a间的互感Ma与绕组W1b和W2b的互感Mb相等，致使两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。由于次级绕组反相串联，因此，差动变压器输出电压Uo=e2a-e2b=0。 当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压Uo=e2a-e2b≠0，即差动变压器有电压输出， 此电压的大小与极性反映被测体位移的大小和方向。 . . 2. 输出特性 在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下，等效电路。 r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b，分别为W1a , W1b , W2a, W2b绕阻的直流电阻与电感。 当r1aωL1a，r1bωL1b时，如果不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响，可得变隙式差动变压器输出电压Uo的表达式，即 . 分析：当衔铁处于初始平衡位置时，因δa=δb=δ0， 则Uo=0。但是如果被测体带动衔铁移动，例如向上移动Δδ（假设向上移动为正）时，则有δa=δ0-Δδ， δb=δ0+Δδ，代入上式可得 . 上式表明：变压器输出电压Uo与衔铁位移量Δδ/δ0成正比。 　　“－”号的意义:当衔铁向上移动时，Δδ/δ0定义为正，变压器输出电压Uo与输入电压Ui反相（相位差180°）；而当衔铁向下移动时，Δδ/δ0则为-|Δδ/δ0|，表明Uo与Ui同相。 图4.12所示为变隙式差动变压器输出电压Uo与位移Δδ的关系曲线。 　　变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为 图4.12 变隙式差动变压器输出特性 分析结论：  ① 首先，供电电源Ui要稳定（获取稳定的输出特性）；其次，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。  ② 增加W2/W1的比值和减小δ0都能使灵敏度K值提高。（ W2/W1影响变压器的体积及零点残余电压。一般选择传感器的δ0为0.5 mm。） ③ 以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容等条件下得到的，如果考虑这些影响，将会使传感器性能变差（灵敏度降低，非线性加大等）。但是，在一般工程应用中是可以忽略的。 