《電感式傳感器》PPT課件.ppt
《《電感式傳感器》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電感式傳感器》PPT課件.ppt（77頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
一自感式傳感器二差動(dòng)變壓器式傳感器三電渦流式傳感器,第三節(jié)電感式傳感器,利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化,再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,這種裝置稱為電感式傳感器。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,測(cè)量精度高,零點(diǎn)穩(wěn)定,輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn),其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約,傳感器自身頻率響應(yīng)低,不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制,在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛采用。電感式傳感器種類很多,本章主要介紹自感式、互感式和電渦流式三種傳感器。,電感傳感器的基本工作原理演示,F,,,,,220V,1、工作原理變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成,在鐵芯和銜鐵之間有氣隙,氣隙厚度為δ,傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)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(cè)出這種電感量的變化,就能確定銜鐵位移量的大小和方向。,一變磁阻式傳感器,電感傳感器的基本工作原理演示,,氣隙變小，電感變大，電流變小,電感傳感器的基本工作原理,當(dāng)鐵心的氣隙較大時(shí)，磁路的磁阻Rm也較大，線圈的電感量L和感抗XL較小，所以電流I較大。當(dāng)鐵心閉合時(shí)，磁阻變小、電感變大，電流減小。,公式,由電工知識(shí)可知，線圈的自感量等于線圈中通入單位電流所產(chǎn)生的磁鏈數(shù)，即線圈的自感系數(shù)為,式中，ψ=NФ為磁鏈；Ф為磁通（Wb）；I為流過(guò)線圈的電流（A），N為線圈匝數(shù)。根據(jù)磁路歐姆定律知：,式中，μ為磁導(dǎo)率；S為磁路截面積；l為磁路總長(zhǎng)度。,式中:Rm——磁路總磁阻。對(duì)于變隙式傳感器,因?yàn)闅庀逗苄?所以可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。若忽略磁路磁損,則磁路總磁阻為Rm=式中:μ1——鐵芯材料的導(dǎo)磁率;μ2——銜鐵材料的導(dǎo)磁率;L1——磁通通過(guò)鐵芯的長(zhǎng)度;L2——磁通通過(guò)銜鐵的長(zhǎng)度;S1——鐵芯的截面積;S2——銜鐵的截面積;μ0——空氣的導(dǎo)磁率(約為);,S0——?dú)庀兜慕孛娣e;δ——?dú)庀兜暮穸?。通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻,即則近似地,,上式表明,當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí),電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù),只要改變?chǔ)幕騍0均可導(dǎo)致電感變化,因此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Ｓ0的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙厚度δ式電感傳感器。2、輸出特性設(shè)電感傳感器初始?xì)庀稙棣?,初始電感量為L(zhǎng)0,銜鐵位移引起的氣隙變化量為Δδ。已知L與δ之間是非線性關(guān)系,特性曲線如圖表示：,當(dāng)銜鐵上移Δδ時(shí),傳感器氣隙減小Δδ,即δ=δ0-Δδ,則此時(shí)輸出電感為L(zhǎng)=L0+ΔL,代入并整理,得,當(dāng)Δδ/δ0《1時(shí),可將上式用臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開(kāi)成級(jí)數(shù)形式為,初始電感量為,作線性處理，忽略高次項(xiàng),可得靈敏度為,由此可見(jiàn),變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相矛盾,所以變隙式電感式傳感器用于測(cè)量微小位移時(shí)是比較精確的。為了減小非線性誤差,實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。,差動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：改善線性，減小線性誤差；使靈敏度提高一倍。,為了增加靈敏度，改善線性，往往做差動(dòng)式結(jié)構(gòu),自感式電感傳感器的分類比較,,差動(dòng)自感式傳感器,差動(dòng)互感式傳感器,相同的兩線圈1、2，當(dāng)磁鐵在中位時(shí)L1=L2，UL=0。當(dāng)磁鐵上下移動(dòng)時(shí)L1?L2，UL也變化，測(cè)定UL就可測(cè)定A的位移。,由差動(dòng)變隙式電感傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖可知,差動(dòng)變隙式電感傳感器由兩個(gè)相同的電感線圈Ⅰ、Ⅱ和磁路組成,測(cè)量時(shí),銜鐵通過(guò)導(dǎo)桿與被測(cè)位移量相連,當(dāng)被測(cè)體上下移動(dòng)時(shí),導(dǎo)桿帶動(dòng)銜鐵也以相同的位移上下移動(dòng),使兩個(gè)磁回路中磁阻發(fā)生大小相等#,方向相反的變化,導(dǎo)致一個(gè)線圈的電感量增加,另一個(gè)線圈的電感量減小,形成差動(dòng)形式。當(dāng)銜鐵往上移動(dòng)Δδ時(shí),兩個(gè)線圈的電感變化量分別用ΔL1、ΔL2表示,當(dāng)差動(dòng)使用時(shí),兩個(gè)電感線圈接成交流電橋的相鄰橋臂,另兩個(gè)橋臂由電阻組成,電橋輸出電壓與ΔL有關(guān),其具體表達(dá)式為,對(duì)上式進(jìn)行線性處理，忽略高次項(xiàng)得,靈敏度K0為,比較單線圈和差動(dòng)兩種變間隙式電感傳感器的特性,可以得到：差動(dòng)式比單線圈式的靈敏度高一倍。,3、測(cè)量電路電感式傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、交流變壓器式以及諧振式等幾種形式。,交流電橋式測(cè)量電路圖所示為交流電橋測(cè)量電路,把傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋的兩個(gè)橋臂Z1和Z2,另外二個(gè)相鄰的橋臂用純電阻代替,對(duì)于高Q值（Q=ωL/R）的差動(dòng)式電感傳感器,其輸出電壓式中:L0——銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線圈的電感;ΔL——單線圈電感的變化量。將ΔL=L0（Δδ/δ0）代入式得（Δδ/δ0）,電橋輸出電壓與Δδ有關(guān)。,變壓器式交流電橋變壓器式交流電橋測(cè)量電路如圖所示,電橋兩臂Z1、Z2為傳感器線圈阻抗,另外兩橋臂為交流變壓器次級(jí)線圈的1/2阻抗。當(dāng)負(fù)截阻抗為無(wú)窮大時(shí),橋路輸出電壓,當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置,即Z1=Z2=Z時(shí)有=0,電橋平衡。當(dāng)傳感器銜鐵上移時(shí),即Z1=Z+ΔZ,Z2=Z-ΔZ,此時(shí),當(dāng)傳感器銜鐵下移時(shí),則Z1=Z-ΔZ,Z2=Z+ΔZ,此時(shí)可知,銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí),輸出電壓的大小相等,但方向相反,由于是交流電壓,輸出指示無(wú)法判斷位移方向,必須配合相敏檢波電路來(lái)解決。,諧振式測(cè)量電路諧振式測(cè)量電路有諧振式調(diào)幅電路及諧振式調(diào)頻電路如圖所示。,相敏檢波電路,當(dāng)銜鐵偏離中間位置而使Z1=Z+ΔZ增加，則Z2=Z-ΔZ減少。這時(shí)當(dāng)電源u上端為正，下端為負(fù)時(shí)，電阻R1上的壓降大于R2上的壓降；當(dāng)u上端為負(fù)，下端為正時(shí)，R2上壓降則大于R1上的壓降，電壓表V輸出上端為正，下端為負(fù)。,非相敏整流和相敏整流電路輸出電壓比較(a)非相敏整流電路；（b）相敏整流電路,使用相敏整流，輸出電壓U0不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除零點(diǎn)殘余電壓的影響，,4、變磁阻式傳感器的應(yīng)用下圖所示是變隙電感式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成,銜鐵與膜盒的上端連在一起。當(dāng)壓力進(jìn)入膜盒時(shí),膜盒的頂端在壓力P的作用下產(chǎn)生與壓力P大小成正比的位移。于是銜鐵也發(fā)生移動(dòng),從而使氣隙發(fā)生變化,流過(guò)線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化,電流表指示值就反映了被測(cè)壓力的大小。,變隙式自感壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖,變隙差動(dòng)式電感壓力傳感器,,圖所示為變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器。它主要由C形彈簧管、銜鐵、鐵芯和線圈等組成。,當(dāng)被測(cè)壓力進(jìn)入C形彈簧管時(shí),C形彈簧管產(chǎn)生變形,其自由端發(fā)生位移,帶動(dòng)與自由端連接成一體的銜鐵運(yùn)動(dòng),使線圈1和線圈2中的電感發(fā)生大小相等、符號(hào)相反的變化,即一個(gè)電感量增大,另一個(gè)電感量減小。電感的這種變化通過(guò)電橋電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。由于輸出電壓與被測(cè)壓力之間成比例關(guān)系,所以只要用檢測(cè)儀表測(cè)量出輸出電壓,即可得知被測(cè)壓力的大小。,二差動(dòng)變壓器式傳感器,把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的,并且次級(jí)繞組都用差動(dòng)形式連接,故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管式等,但其工作原理基本一樣。非電量測(cè)量中,應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器,它可以測(cè)量1～100mm范圍內(nèi)的機(jī)械位移,并具有測(cè)量精度高,靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。,差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管式等,但其工作原理基本一樣。非電量測(cè)量中,應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器,它可以測(cè)量1～100mm范圍內(nèi)的機(jī)械位移,并具有測(cè)量精度高,靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。1、工作原理螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)如圖所示,它由初級(jí)線圈#,兩個(gè)次級(jí)線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。螺線管式差動(dòng)變壓器按線圈繞組排列的方式不同可分為一節(jié)、二節(jié)、三節(jié)、四節(jié)和五節(jié)式等類型,如圖所示。一節(jié)式靈敏度高,三節(jié)式零點(diǎn)殘余電壓較小,通常采用的是二節(jié)式和三節(jié)式兩類。,差動(dòng)變壓器式傳感器中兩個(gè)次級(jí)線圈反向串聯(lián),并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下,其等效電路如圖所示。當(dāng)初級(jí)繞組w1加以激勵(lì)電壓時(shí),根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級(jí)繞組w2a和w2b中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和。如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí),必然會(huì)使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將有。由于變壓器兩次級(jí)繞組反向串聯(lián),因而,即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。,2、基本特性差動(dòng)變壓器等效電路次級(jí)開(kāi)路時(shí)有式中:ω——激勵(lì)電壓的角頻率;——初級(jí)線圈激勵(lì)電壓;——初級(jí)線圈激勵(lì)電流;r1、L1——初級(jí)線圈直流電阻和電感。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,次級(jí)繞組中感應(yīng)電勢(shì)的表達(dá)式分別為:,,由于次級(jí)兩繞組反向串聯(lián),且考慮到次級(jí)開(kāi)路,則由以上關(guān)系可得:輸出電壓的有效值為,下面分三種情況進(jìn)行分析。(1)活動(dòng)銜鐵處于中間位置時(shí)M1=M2=M,故=0(2)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí)M1=M+ΔMM2=M-ΔM故=2ωΔM/［r21+（ωL1）2］1/2,與同極性。(3)活動(dòng)銜鐵向下移動(dòng)時(shí)M1=M-ΔMM2=M+ΔM故,與同極性。,,,把位移的變化轉(zhuǎn)換為互感器互感的變化。W為初級(jí)線圈，W1、W2為對(duì)稱的兩個(gè)次級(jí)線圈，W輸入一個(gè)穩(wěn)定的交流電壓e1時(shí)，W1、W2感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e21、e22，二者按極性反向串接，大小與鐵芯的位置A有關(guān)，則輸出電壓U=e21-e22,差動(dòng)自感式傳感器,差動(dòng)互感式傳感器,,,差動(dòng)自感式傳感器,差動(dòng)互感式傳感器,,,3、差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路差動(dòng)變壓器輸出的是交流電壓,若用交流電壓表測(cè)量,只能反映銜鐵位移的大小,而不能反映移動(dòng)方向。另外,其測(cè)量值中將包含零點(diǎn)殘余電壓。為了達(dá)到能辨別移動(dòng)方向及消除零點(diǎn)殘余電壓的目的,實(shí)際測(cè)量時(shí),常常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。差動(dòng)整流電路這種電路是把差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)輸出電壓分別整流,然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出,下圖給出了幾種典型電路形式。圖中（a）、（c）適用于交流負(fù)載阻抗,（b）、（d）適用于低負(fù)載阻抗,電阻R0用于調(diào)整零點(diǎn)殘余電壓。下面結(jié)合圖（c）,分析差動(dòng)整流工作原理。,從圖（c）電路結(jié)構(gòu)可知,不論兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何,流經(jīng)電容C1的電流方向總是從2到4,流經(jīng)電容C2的電流方向從6到8,故整流電路的輸出電壓為U2=U24-U68當(dāng)銜鐵在零位時(shí),因?yàn)閁24=U68,所以U2=0;當(dāng)銜鐵在零位以上時(shí),因?yàn)閁24>U68,則U2>0;而當(dāng)銜鐵在零位以下時(shí),則有U24下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔，確保文檔完整性，對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔，不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入（下載+內(nèi)容+預(yù)覽）歸上傳者、原創(chuàng)作者；如果您是本文檔原作者，請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)！既往收益都?xì)w您。
文檔包含非法信息？點(diǎn)此舉報(bào)后獲取現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)！
下載文檔到電腦，查找使用更方便
14.9 積分
| 下載 |
還剩頁(yè)未讀，繼續(xù)閱讀
- 配套講稿：
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo)，表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開(kāi)word文檔。
- 特殊限制：
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片，僅作為作品整體效果示例展示，禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞：
- 電感式傳感器 電感 傳感器 PPT 課件
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享，僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流，未經(jīng)上傳用戶書(shū)面授權(quán)，請(qǐng)勿作他用。
鏈接地址：http://italysoccerbets.com/p-11579950.html