第五章电感式传感器.ppt

（2）微压力变送器 将差动变压器和弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等）相结合，可以组成各种形式的压力传感器。 这种变送器可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输出信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。 （3）螺线管式差动变压器的应用 （4）液位测量 沉筒式液位计将水位变化转换成位移变化，再转换为电感的变化，差动变压器的输出反映液位高低。 5.3 电涡流式传感器 ——利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转换为电感的变化。 涡流式传感器可测量位移、厚度、加速度、温度等，其本身不与被侧对象接触。在一些生理测量工作中，这种传感器具有独特的优点： 优点： （1）被测对象可以脱离电源； （2）传感器对被测对象不产生附加阻力。 电涡流式传感器的敏感元件是线圈 对表面为金属导体的物体进行多种物理量的非接触测量 1、工作原理 金属导体置于变化的磁场中，或者让金属导体在磁场中运动（即作切割磁力线运动）时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，这种一圈圈闭合的电流称为电涡流，称这种现象为电涡流效应。 涡流式传感器的基本原理：利用金属导体在交流磁场中的电涡流效应。 形成电涡流必须具备的两个条件： 存在交变磁场 导电体处于交变磁场中 线圈置于金属导体附近： 1、工作原理 线圈中通以高频信号 正弦交变磁场 金属导体内产生涡流 涡流产生磁场 电感变化程度取决于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离，金属板材料的电阻率、磁导率等。 反作用于线圈，改变了电感 基本组成：一个载流线圈和一个金属导体。 电涡流式传感器的基本组成：一个载流线圈和一个金属导体。 工作原理： 一个通有正弦交变电流 的传感器线圈，由于电流的变化，在线圈周围产生正弦交变磁场 ； 当被测导体置于该磁场内，则在被测导体内产生涡流 ，电涡流 也将产生新的交变磁场 ； 与 的方向相反，由于 的反作用，使线圈电感量发生变化。 1、工作原理 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，使锅底发热，烧开锅 内食物。 2、等效电路 把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。 这样线圈与被测导体便可等效为两个相互耦合的线圈。 线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距x的减小而增大。 2、等效电路 根据等效电路，可列出电路方程组为 联立得 可得传感器线圈的等效电阻和等效电感为： 结论： 只要有涡流存在，电阻值就会增大，随着导体与线圈之间距离的减小（M增大）而增大； 电涡流产生一个与原磁场方向相反的磁场，并由此减小线圈电感，线圈与导体间距离越小（M越大），电感量的减小程度越大。 涡流产生后，线圈的品质因数下降。 3、举例 （1）高频反射式电涡流传感器 电涡流产生的磁场对传感器线圈产生的磁场的“反射作用”，可理解为传感器线圈与电涡流之间存在互感M，其大小取决于金属导体和线圈的距离，M随距离x的减小而增大。 高频透射式传感器的阻抗Z、电感L、品质因数Q都是由 、 、x、f 等参数决定。若只改变其中一个参数，其余参数不变，便可测定这个可变参量。 3、举例 （2）低频透射式涡流厚度传感器 在被测金属板的上方设有发射传感器线圈L1，下方有接收传感器线圈L2。 当在L1上加低频电压U1时，L1上产生交变磁通 ，若两线圈之间没有金属板，则交变磁通直接耦合至L2中，L2产生感应电压U2. 如果被测金属板放入两线圈间，则L1产生的磁场，会导致金属板中产生电涡流， 并将贯穿金属板，此时磁场能量被削弱，使到达L2的磁通量减弱，从而使L2产生的感应电压U2下降。 3、举例 （2）低频透射式涡流厚度传感器 金属板越厚，涡流使L1产生的磁场损失越大，电压U2就越小。 因此，可根据U2电压的大小，得知被测金属板的厚度。 4、测试电路 （1）定频测距电路 将L—x的关系转换成U—x的关系。 通过检波电压U的测量，就可以确定距离x的大小。 这里U—x，曲线与金属板电阻率的变化无关。 4、测试电路 （2）调频测距电路 当传感器线圈与被测物体间的距离x变化时， 引起线圈的电感量L发生变化，从而使振荡器的频率改变， 然后通过鉴频器将频率变化再变成电压输出。 5、实际应用 （1）电涡流式通道安全检查门 安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈