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文档简介

电气与电子测量技术——电感式传感器第1页,课件共13页,创作于2023年2月2电感式传感器电感式传感器是利用线圈自感或互感系数的变化来实现测量的一种装置,可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩等各种非电物理量。位移、振动、压力、流量、重量、力矩电感电压、电流第2页,课件共13页,创作于2023年2月分类:电感式传感器自感型互感型变面积型自感传感器螺线管型自感传感器变间隙型自感传感器差动变压器式传感器电涡流式传感器第3页,课件共13页,创作于2023年2月4自感式电感传感器的原理及特性

简单自感传感器结构由线圈、铁心和衔铁所组成。线圈是套在铁心上的。在铁心与衔铁之间有一个空气隙,其厚度为。根据磁路的基本知识,传感器线圈的电感量可按下式计算:

式中,为线圈匝数;为以平均长度表示的磁路的总磁阻。如果空气隙厚度较小,而且不考虑磁路的铁损,则总磁阻为:

因为一般空气隙的磁阻比导磁体的磁阻大很多,故在计算时,可忽略导磁体磁阻,则有:第4页,课件共13页,创作于2023年2月5简单自感式传感器的原理及特性a)变气隙式b)变面积式c)螺管式第5页,课件共13页,创作于2023年2月6变气隙式自感传感器的工作特性

电感和灵敏度均随气隙的增大而减小。由上页分析可知线圈的电感值可近似地表示为变气隙式自感传感器的工作特性

第6页,课件共13页,创作于2023年2月当时,电感变化量为:

同理当时,电感变化量为:

式中第一项为线性项,其灵敏度为:而第二项以后是非线性项,含有n次方的非线性。第7页,课件共13页,创作于2023年2月8若仅考虑二次方非线性,其非线性误差为:由此可看出变气隙式自感传感器的特点:灵敏度高,测量范围小,但非线性误差大,为减小非线性误差,不能太大,通常取为宜。第8页,课件共13页,创作于2023年2月9变截面积式自感传感器的工作特性

铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面改变,导致线圈的电感量发生变化,这种形式称之为变面积型电感传感器,见图1。L与δ是非线性的,但与S成线性,特性曲线参见图。由此可看出变截面积式自感传感器的特点:测量范围较大,非线性误差小,但灵敏度较低。第9页,课件共13页,创作于2023年2月10螺管式自感传感器的工作特性

衔铁随被测物移动,引起磁阻发生变化,导致电感量改变。线圈电感量与衔铁进入线圈的长度可表示为:

通过以上分析可得结论:I.

变间隙型灵敏度较高,但非线性误差较大;

II.

变面积型灵敏度较小,但线性较好,量程较大;III.

螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单。第10页,课件共13页,创作于2023年2月11阻抗的数字化测量电路阻抗的数字化测量已得到日益广泛的应用,它具有测量精度高,反应迅速,使用方便等优点。阻抗的数字化测量原理框图第11页,课件共13页,创作于2023年2月阻抗Z两端的电压为Uz=Uzmcos(ωt+θ),所以滤去2ωt项,有同理有阻抗的数字化测量电路第12页,课件共

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