精品中职 《传感器与检测技术 》教学课件项目03 电感式传感器的应用

传感器与检测技术 1 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 任务二 电涡流传感器在转速检测中的应用 项目三 电感式传感器的应用 目 录 　　1.能识别各类差动变压器。 　　2.能根据任务要求，正确安装差动变压器。 　　3.正确完成差动变压器测量直线位移的电路接线。 　　4.正确测量直线位移并且读数正确。 学习重点 项目三 电感式传感器的应用 1.工作原理 如图所示，闭合磁路式自感传感器一般有铁芯、衔铁和线圈三部分构成。根据电工学可知，线圈的自感量L为 闭合磁路式自感式传感器结构 一、自感式电感传感器 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 2.自感式电感传感器常见形式 自感式电感传感器常见形式有变气隙式、变截面式和螺线管式，如图所示。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 　　2.　自感式电感传感器常见形式 （1）变气隙式电感传感器 　　当被测量变化时，使衔铁产生位移，改变气隙的大小，引起电感线圈的自感量L变化，如图（a）所示，所以这类传感器被称为变气隙式电感传感器。当线圈的匝数N确定之后，并且气隙截面积A保持不变的情况下，自感量L是气隙厚度δ的函数，即L=f(δ)。自感量L与气隙厚度δ成反比关系，所以这种传感器的输入输出为非线性关系。变气隙式电感传感器的δ越小，灵敏度越高，实际的输出特性只有在很小的一段区域接近线性，故只能用于微小位移的测量。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 （2）变截面式电感传感器 　　由图（b）可以看出，变截面式传感器是通过被测物体带动衔铁的转动，使气隙的有效截面积发生变化，导致自感量发生变化，所以只要能测出这种自感量的变化，就能确定衔铁转动的角位移的大小和方向。当线圈匝数N和气隙厚度δ为常数时，变截面式电感传感器的电感量L与气隙有效截面积A成正比关系，所以理论上说变截面式电感传感器的输入输出的关系是线性的，但是由于漏感等原因，实际的输出特性曲线的线性区较小，而且当A=0时，L并不为零，还是存在较大的电感，如图（b）所示。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 　　电感式传感器的输出特性 1—实际输出特性2—理想输出特性 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 （3）螺线管式电感传感器 　　如图（c）所示的为单线圈螺线管式电感传感器，其主要元件是一个螺线管和一根柱形衔铁。传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺线管电感的变化。 　　这种传感器结构简单，制作容易，但是灵敏度稍低，且衔铁在螺线管中间部分工作时，才有希望获得较好的线性关系。螺线管电感传感器适用于测量稍大一点的位移（毫米级）。 一、自感式电感传感器 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 3.差动式电感传感器 　　由于以上三种电感传感器使用时有可能受到外界的电压、温度变化的影响，产生测量误差，所以在实际应用中常采用差动形式，就是两个结构、材料、尺寸、电气参数等完全相同的电感式传感器，共用一根活动衔铁，如图所示。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 　　差动式电感传感器结构 1—差动线圈2—铁芯3—衔铁4—测杆5—工件 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 以变气隙式差动电感传感器为例，活动衔铁位于中间位置，δ1=δ2=δ0，当活动衔铁偏离中间位置时，两个气隙一个增加，一个减小，差动输出，导致自感的变化量为原来的两倍，故灵敏度比原来提高一倍。从图可以看出，与单个线圈的电感传感器相比，采用差动形式还可以改善线性度，并且可减轻外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相抵消，减小了测量误差。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 　　变气隙式差动变压器的输出特性 1—上线圈特性2—下线圈特性3—L1、L2差按后的特性 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 4.测量转换电路 　　电感式传感器的测量转换电路主要是采用电桥电路。通过电桥电路是将电感量的变化转换成电压或电流信号变化，以便送入放大器进行放大，然后用仪表指示出来或记录下来。 　　（1）交流电桥 　　为了提高灵敏度，改善线性度，自感线圈一般接成差动形式，如图（a）所示。Z1、Z2为工作臂，即线圈阻抗，R1、R2为电桥的平衡臂。当衔铁开始偏离中间位置时，Z1≠Z2，电桥输出电压，该电压信号与衔铁的位移成正比。 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 　　交流电桥 任务一 差动变压器在位移检测中的应用 一、自感式电感传感器 如图（b）所示的是变压器电桥。电桥的两臂是传感器线圈阻抗臂，另外两个臂是交流变压器次级线圈，各占1/2，交流供电。 　　（2）相敏检波电路 　　由于交