没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
Chapter电感式传感器实用PPT课件.pptx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 141 浏览量
2021-10-06
21:39:20
上传
评论
收藏 299KB PPTX 举报
温馨提示
试读
25页
Chapter电感式传感器实用PPT课件.pptx
资源推荐
资源详情
资源评论
δ
1
2
3
L
δ , A
L=f (A)
L=f (δ )
4. 1. 3 图 电感传感器特性4. 1. 2 图 变面积型电感传感器
1- 2- 3-衔铁 铁芯 线圈
4.1.1.3 螺管型电感式传感器
图 4.1.4 为螺管型电感式传感器的结构图。螺管型电感传感器的衔铁随被测
对象移动,线圈磁力线路径上的磁阻发生变化,线圈电感量也因此而变化。线
圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。
l
r
x
2ra
1
2
4. 1. 4 图 螺管型电感传感器
1- 2-线圈 衔铁
设线圈长度为 l 、线圈的平均半径为 r 、线圈的匝
数为 N 、衔铁进入线圈的长度 la 、衔铁的半径为
ra 、铁心的有效磁导率为 µm ,则线圈的电感量 L
与衔铁进入线圈的长度 la 的关系可表示为
22
2
22
)1(
4
aam
rllr
l
N
L
( 4-1-
5 )
第 1 页 / 共 25 页
通过以上三种形式的电感式传感器的分析 , 可以得出以下几点结论 :
I. 变间隙型灵敏度较高 , 但非线性误差较大 , 且制作装配比较困难。
II. 变面积型灵敏度较前者小 , 但线性较好 , 量程较大 , 使用比较广泛。
III. 螺管型灵敏度较低 , 但量程大且结构简单易于制作和批量生产 , 是使用最广
泛的一种电感式传感器。
4.1.1.4 差动式电感传感器
在实际使用中 , 常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁 , 构成差动式电感传
感器 , 这样可以提高传感器的灵敏度 , 减小测量误差。图 4.1.5 是变间隙型、变
面积型及螺管型三种类型的差动式电感传感器。
l
2
3
4
a)
b)
l
2
3
4
l
3
4
c)
4. 1. 5 图 差动式电感传感器
a) b) c) 变间隙型 变面积型 螺管型
1- 2- 3- 4-线圈 铁芯 衔铁 导杆
差动式电感传感器的结
构要求两个导磁体的几
何 尺 寸 及 材 料 完 全 相
同,两个线圈的电气参
数 和 几 何 尺 寸 完 全 相
同。
差动式结构除了可以
改善线性、提高灵敏度
外,对温度变化、电源
频率变化等影响,也可
以进行补偿,从而减少
了外界影响造成的误
差。
第 2 页 / 共 25 页
4.1.2 测量电路
交流电桥是电感式传感器的主要测量电路,它的作用是将线圈电感的变化转换
成电桥电路的电压或电流输出。
前面已提到差动式结构可以提高灵敏度,改善线性,所以交流电桥也多采用
双臂工作形式。通常将传感器作为电桥的两个工作臂,电桥的平衡臂可以是纯电
阻,也可以是变压器的二次侧绕组或紧耦合电感线圈。图 4.1.6 是交流电桥的几
种常用形式。
M
L
L
c) 紧耦合电感臂电桥
U
.
U/ 2
.
U/ 2
.
U0
.
b) 变压器式电桥
Z1
Z2
Z
1
Z
2
U0
.
U
.
R1
R2
R1
ˊ
U
.
ˊ
R2
Z1
L1
L2
Z2
ZL
U0
.
a) 电阻平衡臂电桥
4. 1. 6 图 交流电桥的几种形式
第 3 页 / 共 25 页
4.1.2.1 电阻平衡臂电桥
电阻平衡臂电桥如图 4.1.6a 所示。 Z1 、 Z2 为传感器阻抗。高 ;L
1
=L
2
=L;
则有 Z1=Z2=Z=R′+jwL, 另有 R1=R2=R 。由于电桥工作臂是差动形式,则在工
作时, Z1=Z+△Z 和 Z2=Z—△Z ,当 ZL→∞ 时,电桥的输出电压为
( 4-1-6 )
当 ωL >> R
’
时,上式可近似为:
( 4-1-7 )
由上式可以看出:交流电桥的输出电压与传感器线圈电感的相对变化量是成
正比的。
4.1.2.2 变压器式电桥
变压器式电桥如图 4.1.6b 所示,它的平衡臂为变压器的两个二次侧绕组,当
负载阻抗无穷大时输出电压为: ( 4-1-8 )
由于是双臂工作形式当衔铁下移时, Z1=Z-△Z , Z2=Z+△Z ,则有:
( 4-1-9 )
同理,当衔铁上移时,则有: ( 4-1-10 )
由式( 4-1-9 )和式( 4-1-10 )可见,输出电压反映了传感器线圈阻抗的变
化,由于是交流信号,还要经过适当电路处理才能判别衔铁位移的大小及方
向。
图 4.1.7 是一个采用了带相敏整流的交流电桥。差动电感式传感器的两个线
圈作为交流电桥相邻的两个工作臂,指示仪表是中心为零刻度的直流电压表或
数字电压表。
Z
ZU
U
RZZ
ZZRRZ
U
RR
R
U
ZZ
Z
U
22)(
)(2
.
.
21
211
.
21
1
.
21
1
0
.
L
LU
U
2
.
0
.
21
12
..
2
21
..
.
2
0
.
222 ZZ
ZZ
UU
Z
ZZ
UU
IZU
Z
ZU
U
2
.
0
.
Z
ZU
U
2
.
0
.
第 4 页 / 共 25 页
4. 1. 7 图 带相敏整流的交流电桥
A
B
VD
1
VD
3
VD
2
VD
4
C
D
E
F
V
C
3
L
1
L
2
Rw
1
Rw
2
C
1
C
2
R
1
R
2
R
3
R
4
R
5
C
4
设差动电感传感器的线圈阻抗分
别为 Z
1
和 Z
2
。当衔铁处于中间位
置时, Z
1
=Z
2
=Z ,电桥处于平衡
状态, C 点电位等于 D 点地位,
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。
4.1.2.3 紧耦合电感臂电桥
该电桥如图 4.1.6c 所示。它以差动电感传感器的两个线圈作电桥工作臂,而
紧耦合的两个电感作为固定臂组成电桥电路。采用这种测量电路可以消除与电感
臂并联的分布电容对输出信号的影响,使电桥平衡稳定,另外简化了接地和屏蔽
的问题。
第 5 页 / 共 25 页
剩余24页未读,继续阅读
资源评论
加油学习加油进步
- 粉丝: 1395
- 资源: 52万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功