傳感器-自感傳感器

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1、Sensor&DetectingTechnology主要內(nèi)容3.1自感式傳感器3.2差動變壓器3.3電容傳感器3.4電渦流式傳感器第三章變阻抗式傳感器原理與應(yīng)用第三章變阻抗式傳感器原理與應(yīng)用變阻抗式傳感器是利用被測量改變磁路的磁阻，導(dǎo)致線圈電感量的變化，或利用被測量改變傳感器的電容量，或者利用被測量改變線圈的等效阻抗等，實(shí)現(xiàn)對非電量的檢測。種類：電感式傳感器電容傳感器電渦流式傳感器第3章變阻抗式傳感器原理與應(yīng)用電感式傳感器的分類：1.按原理分（1）自感應(yīng)原理的自感式電感傳感器（2）互感應(yīng)原理的互感式電感傳感器（差動變壓器）2.按結(jié)構(gòu)分（1）變氣隙式電感

2、傳感器（2）變面積式電感傳感器（3）螺管式電感傳感器3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1.2變氣隙式自感傳感器3.1.3變面積式自感傳感器3.1.4螺線管式自感傳感器3.1.5自感式傳感器測量電路3.1.6自感式傳感器應(yīng)用舉例3.1.1工作原理自感式傳感器是把被測量變化轉(zhuǎn)換成自感L的變化，通過一定的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。分為變氣隙式、變面積式和螺線管式自感傳感器。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量力小傳感器的輸出信號強(qiáng)，有利于信號的傳輸和放大。重復(fù)性能好、線性度寬且較穩(wěn)定。不宜于高頻動態(tài)信號的測量。3.1自感式傳感器實(shí)驗(yàn)：將一只220V交流接

3、觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到變壓器的36V交流電壓源上，開始毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。3.1.1工作原理3.1自感式傳感器?氣隙變小，電感變大，電流變小F3.1.1工作原理3.1自感式傳感器3.1.1工作原理自感式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。3.1自感式傳感器磁通：線圈繞在由鐵磁材料制成的鐵心上，線圈通以電流，便產(chǎn)生磁通。勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流磁路：電流產(chǎn)生的磁通集中在磁導(dǎo)率高的鐵

4、磁材料空間內(nèi)，集中的磁通所經(jīng)過的路徑稱為磁路。磁阻：表示磁介質(zhì)對磁通的阻礙作用的大小。3.1.1工作原理在鐵芯和銜鐵之間有空氣隙，傳感器的運(yùn)動部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。3.1自感式傳感器3.1.1工作原理銜鐵移動氣隙改變磁阻變化電感值變化3.1自感式傳感器由磁路歐姆定律可知，線圈自感量計(jì)算：線圈自感線圈匝數(shù)磁路總磁阻3.1.1工作原理氣隙很小，（一般0.1-1mm）可以認(rèn)為氣隙中的磁場是均勻的。若忽略磁路磁損，則磁路

5、總磁阻為各段導(dǎo)磁體的長度各段導(dǎo)磁體的導(dǎo)磁率氣隙厚度真空導(dǎo)磁率3.1自感式傳感器3.1.1工作原理通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻，即μ0=4π×10-7H／m；δ：空氣隙總長。3.1自感式傳感器3.1.1工作原理上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)N為常數(shù)時(shí)，電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù)，改變δ或A0均可導(dǎo)致電感變化。變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積A0的傳感器。線圈電感量：3.1自感式傳感器3.1.1工作原理3.1自感式傳感器3.1.2變氣隙式自感傳感器忽略磁路磁損時(shí)，線圈自感量可寫為L與δ之間是非線性關(guān)系，特性曲線如圖所示。3.1自

6、感式傳感器3.1.2變氣隙式自感傳感器當(dāng)銜鐵處于初始位置時(shí)，初始電感量為當(dāng)銜鐵上移Δδ時(shí)，則此時(shí)輸出電感為同理，當(dāng)銜鐵隨被測物體的初始位置向下移動時(shí)，有3.1自感式傳感器3.1.2變氣隙式自感傳感器忽略高次項(xiàng)后，可得近似線性靈敏度為線性度（非線性誤差）氣隙式電感傳感器的靈敏度與線性度存在矛盾！3.1自感式傳感器變隙式電感式傳感器適用于測量微小位移的場合。3.1.2變氣隙式自感傳感器差動變隙式電感傳感器為了減小非線性誤差，實(shí)際測量中采用差動變隙式電感傳感器。差動變隙式電感傳感器是由兩個(gè)完全相同的電感線圈合用一個(gè)銜鐵和相應(yīng)的磁路組成。測量時(shí)，銜鐵與被測

7、件相連，當(dāng)被測件上下移動時(shí)，帶動銜鐵也以相同的位移上下移動，使兩個(gè)磁回路中的磁阻發(fā)生大小相等、方向相反的變化。3.1自感式傳感器3.1.2變氣隙式自感傳感器銜鐵上移Δδ：兩個(gè)線圈的電感變化量ΔL1、ΔL2，差動傳感器電感的總變化量ΔL=ΔL1+ΔL2,具體表達(dá)式為對上式進(jìn)行線性處理,即忽略高次項(xiàng)得3.1自感式傳感器3.1.2變氣隙式自感傳感器靈敏度K0為比較單線圈式和差動式：①差動式變間隙電感傳感器的靈敏度是單線圈式的兩倍。②差動式的非線性項(xiàng)(忽略高次項(xiàng))：單線圈的非線性項(xiàng)（忽略高次項(xiàng))：由于Δδ/δ0<<1，因此，差動式的線性度得到明顯改善。3.1

8、自感式傳感器3.1.3變面積式自感傳感器傳感器氣隙厚度保持不變，令磁通截面積隨被測非電量而變。