CHAP6 变磁阻式传感器.ppt

第6章变磁阻式传感器;基础知识一：磁力线的分布规律;δ;基础知识二：磁阻与磁导;基础知识三：等效磁路;线圈电感：;概述;l2;简单电感传感器的工作原理;当线圈匝数为常数时,电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数,只要改变δ或S均可导致电感变化,因此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积Ｓ的传感器。使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。;1、变间隙简单电感传感器的输出特性;变间隙简单电感传感器的输出特性;Conclusions:;2、电感传感器的等效电路分析;不考虑寄生电容、磁滞损耗的等效电路：;减小对L的影响的措施：;考虑线圈间寄生电容C后的等效电路：;考虑线圈间寄生电容C后的等效电路：;Conclusions：;3、简单电感传感器的测量线路;Discussion：;小气隙电感传感器与小气隙电容传感器

的比较;电感传感器的特点;电感式传感器的应用;应用：电感式压力传感器;变面积式电感传感器;螺管式电感传感器;螺管式电感传感器;应用：电感式传感器测液位;单电感传感器总结;二、差动式电感传感器－E型;2、工作原理;3、E型差动电感传感器接入电桥的输出特性;L0;令：;理想;Usr;差动式电感传感器的优点总结：;三、误差分析;磁化曲线的非线性;零位电压产生原因;高次谐波引起零位输出;零位电压的后果与解决措施;差动电感传感器测量电路（1）

——交流电桥;仿真;（2）变压器电桥;§6.2差动变压器式传感器

（LinearVariableDifferentialTransformer简称LVDT）;衔铁(磁芯);互感原理;螺管型差动变压器部分结构;螺管型差动变压器工作示意图;其他结构差动变压器式传感器;其他结构差动变压器式传感器;二、螺管型差动变压器分析;2、输出特性;次级线圈1：;其中：;Discussion：;USC;⑵提高差动变压器灵敏度的措施;⑶频率特性;趋肤效应;⑷温度特性;⑹零位输出（与差动电感相似）;3）采用线路进行补偿。;设中间活动衔铁向右平移0.1mm，?0＝1mm,S0

=S1=S2=1cm2,Uin=10V,f=400Hz,初级线圈匝数

W1=1000,次级线圈匝数W2=2000，求总气隙磁

导、初级线圈电流和次级线圈的输出电压。;3、测量电路

;1.调制及有关术语．

调制：就是利用缓变信号来控制、调节高频振荡信号的某个参数（幅值、频率??者相位），使其按缓变信号的规律变化。

载波信号：高频振荡信号称为载波信号.

调制信号：被测缓变信号称为调制信号.

已调波：载波被缓变信号调制后的信号称为已调波。

解调：从已调波中恢复出调制信号的过程。

2.调制的作用:

把频率较低的信号（即缓变信号）调制为适当频率的信号，便于进行交流放大。

3.调制种类．

若载波信号是谐波信号，调制可分为调幅、调频和调相三种。;调幅：将调制信号与载波相乘，使载波的幅值随调制信号的变化而变化。

整流检波和相敏检波是常用的调幅波解调方法。;若调制信号发生极性变化，可叠加适当的直流分量Ａ。;相敏检波器：是一种能根据调幅波和载波的相位差来判别调制信号极性的解调器，它适合对各种类型的调幅波进行解调。;差动整流检波测量电路;差动整流检波测量电路;2）电流放大电路;3）精密整流电路;加法电路;一阶低通滤波器;低频;一阶低通滤波器的波特图;设差动电感传感器的线圈阻抗分别为Z1和Z2。当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z，电桥处于平衡状态，C点电位等于D点电位，电表指示为零。;当衔铁上移，上部线圈阻抗增大，Z1=Z+△Z，则下部线圈阻抗减少，Z2=Z-△Z。如果输入交流电压为正半周，则A点电位为正，B点电位为负，二极管V1、V4导通，V2、V3截止。在A-E-C-B支路中，C点电位由于Z1增大而比平衡时的C点电位降低；而在A-F-D-B支中中，D点电位由于Z2的降低而比平衡时D点的电位增高，所以D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。

如果输入交流电压为负半周，A点电位为负，B点电位为正，二极管V2、V3导通，V1、V4截止，则在A-F-C-B支中中，C点电位由于Z2减少而比平衡时降低（平衡时，输入电压若为负半周，即B点电位为正，A点电位为负，C点相对于B点为负电位，Z2减少时，C点电位更负）；而在A-E-D-B支路中，D点电位由于Z1的增加而比平衡时的电位增高，所以仍然是D点电位高于C点电位，电压表正向偏转。

同样可以得出结果：当衔铁下移时，电压表总是反向偏转，输出为负。

可见采用带相敏整流的交流电桥，输出信号既能反映位移大小又能反映位移的方向。;相敏整流交流电桥仿真;L1增大，L2增大。;L2增大，L1增大。;4、应用;袖珍型差动变压器位移变送器;振动和加速度的测量;左图所示差动变压器式力传感器：

外力作用