第四讲电感式传感器

传感器与检测技术第四讲本讲内容自感式传感器互感式传感器第三讲和第四讲要求例题3变磁阻式传感器分为电感式和磁电式：电感式是将被测量（如位移、压力等）的变化转换成线圈参数（自感系数、互感系数、等效阻抗等）的变化；将被测量转换为感应电动势的变化；第5章

变磁阻式传感器变磁阻式传感器电感式自感式互感式涡流式磁(生)电式动圈式动铁式磁阻式4电感式传感器与其他传感器相比，具有以下特点：①结构简单、可靠，测量力小。②分辨力高。能测量0.1μm，甚至更小的机械位移，能感受0.1角秒的微小角位移。传感器的输出信号强。③重复性好，线性度优良。在一定位移范围(最小几十微米，最大达数十甚至数百毫米)内，输出特性的线性度较好，且比较稳定。④存在着交流零位信号，不宜于高频动态测量等。

弹簧-阻尼-质量子系统＋磁电感应子系统第5章

变磁阻式传感器5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器由自感定义，即线圈通过电流产生磁通能力的大小：磁路欧姆定律：磁动势磁阻磁通线圈电感只与线圈所在磁路结构参数有关；与电路无关。65.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器磁阻构成（不考虑铁损）：

铁芯磁阻

Rm铁；

气隙磁阻Rm气；总磁阻：Rm=Rm铁+Rm气由于铁芯磁导率远高于空气磁导率μ0Rm≈Rm气=75.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器变间隙型输入参数？输出参数？只有当△δ<<δ0时，输入输出关系才可近似地视为线性关系。通常取△δ/δ0≤0.1，用于较小位移的测量，一般为0.001~1mm。思考:(1)△δ/δ0=0.1时，误差为多少？(2)在△δ/δ0≤0.1，测量位移为0.001~1mm时，δ0不能超过多少？5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器变间隙型5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器变面积型思考:(1)变面积型灵敏度系数为多少？(2)试证明变面积型的灵敏度比变气隙型的要低很多？单螺线管型

差动螺线管型5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器其它类型的自感式传感器结构简单、制造容易；灵敏度低，适用于较大位移（数毫米以上）灵敏度高、线性度好；测量范围0~300μm，最小分辨率为0.5μm5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器直线位移传感器5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器气隙型差动式思考:试比较非差动式与差动式的非线性误差分别为多少？13５.1.2

测量电路

1）交流电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器平衡条件：在ZL∞时，不平衡输出：o输入参数？输出参数？５.1.2

测量电路

1）交流电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器同相分量正交分量当Q很高时：当Q很低时：15５.1.2

测量电路

1）交流电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器输出阻抗：16５.1.2

测量电路2）变压器电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器副边电流：输出电压：在Q很高时，输出电压幅值：17５.1.2

测量电路2）变压器电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器输出电压幅值：输出阻抗：５.1.2

测量电路2）变压器电桥电路5.1自感式传感器第5章变磁阻式传感器传感器与测量电路构成的测量装置灵敏度：自感式传感器测液位225.２.1

工作原理互感现象：当线圈N1中通交变电流i1时，在其周围将产生交变的磁通，在其邻近线圈N2上产生感应电动势e12，其大小为：5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器5.２.1

工作原理5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器互感取决于：

两线圈匝数；

气隙长度；

介质导电能力；24通常的形式采用差动变压器式位移传感器：反串连接5.２.1

工作原理5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器255.２.1

工作原理5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器非线性影响因素：由于边缘效应；线圈结构参数不一致；铁芯特性不均匀等。线性？5.２.1

工作原理5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器不完美的地方：

非线性；

不能反映位移的方向（为什么？）；

存在零点残余电压。相敏检波电路271）差动整流电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器无论两次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经两个电阻R的电流总是a到b，d到c。eabedc1）差动整流电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器平衡位置时：若存在零点残余电压，即：e21≠e22Uo≠0需要调零！1）差动整流电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器1）差动整流电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器edcedcedc312）二极管差动相敏检波电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器u0为参考信号，与u2同幅同频同相（或反相）差动变压器322）二极管差动相敏检波电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器332）二极管差动相敏检波电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器343)集成化的相敏检波电路5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器35输出电压与位移量的关系5.２.2

测量电路5.2互感式传感器第5章变磁阻式传感器第三讲和第四讲要求第三讲掌握交流电桥与直流电桥的区别；掌握交流电桥单臂、半差动和全差动的输入/输出关系；掌握轴受拉压下力与电阻相对变化的关系；理解传感器的工程应用领域；了解