单元3-1精密零件尺寸检测

传感器与检测技术学习情境3位移的检测单元1精密零件尺寸的检测3-1精密零件尺寸的检测教学目标能力目标知识目标素质目标会根据检测要求选择合适的检测位移传感器，会组成检测电路。了解电感式传感器的工作原理、类型、特点1.遵守5S管理2.具有团队协作精神3.培养创新思维能力4.训练语言沟及表达能力能力训练任务任务1.认识电感式传感器任务2.用电感式传感器检测精密零件尺寸烟台职业学院一、自感式传感器

先看一个实验：

将一只380V交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器的36V交流电压源上，如图所示。这时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。

烟台职业学院电感传感器的基本工作原理演示F220V准备工作烟台职业学院电感传感器的基本工作原理演示气隙变小，电感变大，电流变小F烟台职业学院电感传感器的基本工作原理

当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感量L和感抗XL较小，所以电流I较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，电流减小。烟台职业学院自感式电感传感器常见的形式

变隙式变截面式螺线管式

烟台职业学院电感量计算公式

请分析电感量L与气隙厚度及气隙的有效截面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。N：线圈匝数；A：气隙的有效截面积；

0：真空磁导率；：气隙厚度。

烟台职业学院差动电感传感器的特点

请分析：灵敏度、线性度有何变化曲线1、2为L1、L2

的特性，3为差动特性

在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。1-差动线圈2-铁心3-衔铁4-测杆5-工件

烟台职业学院差动式电感传感器的特性从曲线图可以看出，差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。从结构图可以看出，差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。

烟台职业学院测量转换电路

测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（幅值），还可以反映位移的方向（相位）。这种检波电路称为相敏检波电路。烟台职业学院相敏检波输出特性曲线a）非相敏检波b）相敏检波1—理想特性曲线

2—实际特性曲线

烟台职业学院二、差动变压器式传感器

电源中用到的“单相变压器”有一个一次线圈（又称为初级线圈），有若干个二次线圈（又称次级线圈）。当一次线圈加上交流激磁电压Ui后，将在二次线圈中产生感应电压UO。在全波整流电路中，两个二次线圈串联，总电压等于两个二次线圈的电压之和。

请将单相变压器二次线圈N21、N22的有关端点按全波整流电路的要求正确地连接起来。＋烟台职业学院差动变压器式传感器的工作原理

差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量M的变化的装置。当一次线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。

差动变压器的结构原理如图所示。在线框上绕有一组输入线圈（称一次线圈）；在同一线框的上端和下端再绕制两组完全对称的线圈（称二次线圈），它们反向串联，组成差动输出形式。理想差动变压器的原理如图。图中标有黑点的一端称为同名端，通俗说法是指线圈的“头”。

烟台职业学院差动变压器式传感器的等效电路

结构特点：两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。

请将二次线圈N21、N22的有关端点正确地连接起来，并指出哪两个为输出端点。烟台职业学院灵敏度与线性度差动变压器的灵敏度一般可达0.5~5V/mm，行程越小，灵敏度越高。为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右为宜。电源频率以1~10kHz为好。差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。烟台职业学院测量电路差动整流的特点：电路是以两个桥路整流后的直流电压之差作为输出的，所以称为差动整流电路。它不但可以反映位移的大小（电压的幅值），还可以反映位移的方向。

烟台职业学院三、电感式传感器的典型应用

可用于测量压力、力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位等物理量。

烟台职业学院电感式传感器的应用1、位移测量

轴向式电感测微器的外形

航空插头红宝石测头烟台职业学院其他电感测微头烟台职业学院模拟式及数字式电感测微仪烟台职业学院轴向式电感测微器的内部结构

1—引线电缆2—固定磁筒3—衔铁4—线圈

5—测力弹簧6—防转销

7—钢球导轨（直线轴承）

8—测杆9—密封套

10—测端11—被测工件12—基准面烟台职业学院电感式滚柱直径分选装置

滚柱直径分选装置

1—气缸2—活塞3—推杆4—被测滚柱5—落料管6—电感测微器7—钨钢测头8—限位挡板9—电磁翻板10—容器（料斗）

烟台职业学院电感式滚柱直径分选装置测微仪圆柱滚子烟台职业学院电感式滚柱直径分选装置（外形）滑道分选仓位轴承滚子外形烟台职业学院电感传感器在仿形机床中的应用

1—标准靠模样板2—测端（靠模轮）3—电感测微器

4—铣刀龙门框架5—立柱

6—伺服电动机

7—铣刀

8—毛坯烟台职业学院仿形铣床外形

仿形机床采用闭环工作方式仿形头主轴烟台职业学院电感式轮廓仪

旁向式电感测微头烟台职业学院压力测量

1—压力输入接头

2—波纹膜盒

3—电缆

4—印制线路板

5—差动线圈

6—衔铁

7—电源变压器

8—罩壳

9—指示灯

10—密封隔板

11—安装底座烟台职业学院压力测量用的膜盒膜盒由两片波纹膜片焊接而成。所谓波纹膜片是一种压有同心波纹的圆形薄膜。当膜片四周固定，两侧面存在压差时，膜片将弯向压力低的一侧，因此能够将压力变换为直线位移。烟台职业学院案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。烟台职业学院

振动检测RS9300低频振动速度传感器

其外形如右图，它是利用磁电感应原理把振动信号变换成电信