传感器测量技术第4节课件.pptVIP

*二、主要性能灵敏度:差动变压器的灵敏度用单位位移输出的电压或电流来表示。性能优良的差动变压器，其灵敏度可达（0.1～5）V/mm，有时也用单位位移、单位激励电压下输出的电压值来表示，即mV/(mm·V).影响灵敏度的因素有:电源电压和频率；差动变压器一、二次线圈的匝数比；衔铁直径与长度，材料质量；环境温度；负载电阻等。*为了获得高的灵敏度，在不使一次线圈过热情况下，适当提高励磁电压，电源频率以400HZ～10KHZ为佳。此外，提高灵敏度还可以采取以下措施:提高线圈Q值；活动衔铁的直径在尺寸在允许的情况下尽可能大些，这样有效磁通较大；选用导磁性好，铁损小，涡流损耗小的导磁材料等等。线性范围:理想的差动变压器输出电压应与衔铁位移成线性关系。实际上由于衔铁的直径、长度、材质和线圈骨架的形状、大小的不同等均对线性有直接的影响。差动变压器一般线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。由于差动变压器中间部分磁场是均匀的且较强，所以只有中间部分线性较好。*第四节电涡流式传感器

由物理学知,当通过金属体的磁通发生变化时,会在金属里感应电势,该电势会在金属体中产生电流,这种电流的流线形状成闭合回路,似水中漩涡称涡电流。电涡流式传感器结构简单,频率响应快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积较小,具有非接触测量的优点。可用来测量振动、位移、厚度、转速、表面温度等。线圈阻抗变化与金属导体的电阻率、磁导率有关。对于非磁性材料,被测体的电导率越高,则灵敏度越高。但当被测体是磁性材料时,其导磁率将影响电涡流线圈的感抗,迟滞损耗还将影响电涡流线圈的Q值,所以其灵敏度要视具体情况而定。为了充分利用电涡流效应,被测体的半径应大于线圈半径的1.8倍,否则将致使灵敏度降低。被测体为圆柱体时,它的直径必须为线圈直径的3.5倍以上,才不影响测量结果。而且被测体的厚度也不能太薄,一般情况下,只要厚度在0.2mm以上,测量就不受影响。另外在测量时,传感器线圈周围,除被测导体外,应尽量避开其他导体,以免干扰磁场,引起线圈的附加损失。*一、结构:由线圈、框架等组成，如图4-13所示。二、原理:当线圈线通以正弦交变电流时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场,置于此磁场中的金属导体中感应出电涡流，又产生新的交变磁场。由楞次定律可得:的作用将反抗原磁场，从而，导致线圈阻抗发生变化。**简化模型:如图4-14所示。*经验公式2R=1.39D2r=0.525D其中:D为线圈外径；R为涡流区外径；r为涡流区内径。→导体电阻率f→交变磁场频率μr→相对磁导率*等效电路:如图4-15所示。*第四章电感型传感器*电感型传感器是利用电磁感应把被测物理量位移、压力等转换成自感系数L或互感系数M的变化。再进一步利用转换电路转换成电压或电流。特点:①??结构简单，无触点，工作可靠寿命长；②?灵敏度分辨率高，能测0.01μm的变化，输出信号强（1mm位移～1百mv输出）；③?线性度和重复性较好，在一定位移几十μm～数mm内，非线性误差可做到0.05%～0.1%，且稳定性好。在工业检测系统中广泛应用。缺点:频率响应较低，不宜快速动态测控。电感型传感器分为自感、互感、电涡流型式。*第一节自感式传感器第二节差动电感传感器第三节差动变压器式传感器第四节电涡流式传感器第五节电感型传感器的应用第六节电感型传感器综合训练*第一节自感式传感器

利用线圈自感的变化来实现非电量电测的一种装置。对位移压力、压力、振动、应变、流量等进行测量。自感式传感器有变隙式、变面积式和螺线管式三种。一、变隙式结构:如图4-1所示，由线圈、铁芯、衔铁等组成。**工作原理:传感器工作时，衔铁与被测体连接。当被测体产生±δ的位移时，衔铁与其同步移动，引起磁路中气隙的磁阻发生相应的变化。从而导致线圈电感的变化。只要测出这种电感量的变化，就能确定衔铁（被测体）位移量的大小和方向。*基本特性:传感器输出电感L和输入量δ之间的关系，由磁路基本知识而知（N—线圈匝数；Rm—磁路总磁阻）。由于铁芯和衔铁的磁阻远小于气隙磁阻，所以忽略铁芯和衔铁的磁阻。∴（δ—气隙厚度；S—气隙截面积;μ—真空磁导率，近似空气。）∴当匝数N确定，若保持面积S为常数，则L是