电工学.电感式传感器

电工学.电感式传感器第1页，课件共39页，创作于2023年2月4.1自感型--可变磁阻式一、工作原理及结构形式1、工作原理自感式传感器原理图iΔδδ上式表明，，当W一定时，、、中的任何一项发生变化（而保持其他两项不变），将导致发生变化，并且呈单值对应关系。第2页，课件共39页，创作于2023年2月2．结构形式⑴变气隙式(、不变，如右图a)灵敏度（非线性，工作范围较小，一般＝0.1～0.5mm，＝（0.1～0.2））(2)变面积式(、不变，如右图b)灵敏度（线性，工作范围较宽

）

工作原理演示工作原理演示第3页，课件共39页，创作于2023年2月变气隙式自感传感器工作原理动画演示第4页，课件共39页，创作于2023年2月变面积式自感传感器工作原理动画演示第5页，课件共39页，创作于2023年2月(3)螺管式自感传感器它与前两种传感器相比，有以下特点：⑴结构简单，制造装配容易；⑵由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰；⑶由于空气隙大，磁路磁阻大，固灵敏度较前两种低，但线性范围大；⑷由于磁阻高，为了达到某一电感量，需要的线圈匝数多，因而线圈分布电容大；单螺管线圈型第6页，课件共39页，创作于2023年2月(4)差动式自感传感器：

上述三种自感式传感器，由于线圈电流的存在，衔铁上始终作用有电磁吸力，影响测量准确度；而且易受电源电压、频率的波动与温度变化等外界干扰的影响，因此不适合精密测量。为了克服上述缺点，所以大都采用差动式。采用差动连接，可以改善非线性，提高灵敏度。若将这两个线圈接入电桥作为电桥的邻臂，则第7页，课件共39页，创作于2023年2月差动式自感型传感器的测量电路

将电感的变化转换成电流或电压的变化，常采用交流电桥或谐振电路。电感电容传感器传感器●平衡条件交流电桥第8页，课件共39页，创作于2023年2月

先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。解调器交流放大传感器振荡器

调制器调制波已调波（载波）放大后的已调波调制与解调过程放大后的调制波交流电桥的调幅作用第9页，课件共39页，创作于2023年2月调制信号x(t)0t载波信号z(t)0t已调波第10页，课件共39页，创作于2023年2月a)幅度凋制(AM)b)频率调制(FM)c)相位调制(PM)第11页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调3幅度调制

调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化．缓变信号调制高频信号放大放大高频信号解调放大缓变信号第12页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调幅度调制与解调过程（波形分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器滤波器z(t)x(t)第13页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调幅度调制与解调过程（频谱分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器滤波器z(t)x(t)第14页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调幅度调制与解调过程（数学分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器低通滤波器z(t)x(t)第15页，课件共39页，创作于2023年2月5.3调制与解调实验：同步调治与解调实验

上述调制方法，将信号x(t)直接与载波z(t)相乘．这种调幅波具有极性变化，解调时必须再乘与z(t)相位相同的z’(t)方能复原出原信号，故称同步解调．

第16页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调非抑制调幅

若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号都具有正电压。第17页，课件共39页，创作于2023年2月调制与解调调幅第18页，课件共39页，创作于2023年2月5.3调制与解调解调二极管检波低通滤波第19页，课件共39页，创作于2023年2月5.3调制与解调调幅波的波形失真a）过调失真：对于非抑制调幅，要求其直流偏置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180。第20页，课件共39页，创作于2023年2月5.3调制与解调b)重叠失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成．当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与负频端的下边带相重叠．要求:fz＞fm

第21页，课件共39页，创作于2023年2月5.3调制与解调动手做：用个人测试实验室中数字信号发生器、波形运算器等软件芯片，设计一个非抑制调幅与解调系统。第22页，课件共39页，创作于2023年2月电感式接近传感器（金属）4.电感式传感器第23页，课件共39页，创作于2023年2月教学用低成本四线制无二次仪表传感器4.电感式传感器第24页，课件共39页，创作于2023年2月2互感型--差动变压器WW1W2Esx-x工作原理:互感现象.EwEout4.电感式传感器两个次级线圈反极性连接（同名端相连）

①Es的绝对值大小反映了铁芯位移的大小；②Es正负反映了铁芯移动的方向。第25页，课件共39页，创作于2023年2月单螺管线圈型螺管线圈差动双螺管线圈差动型传感器测量电路~4.电感式传感器第26页，课件共39页，创作于2023年2月差动变压器测量电路4.电感式传感器1．差动变压器的输出是一个调幅波，因此必须进行解调：相敏检波＋差动整流＋低通滤波。

第27页，课件共39页，创作于2023年2月差动变压器测量电路——差动整流电路差动整流：对两个次级线圈分别整流，再差动输出（输出的是一个直流信号）。

第28页，课件共39页，创作于2023年2月1．零点残余电压（零位输出）：当铁芯位于中间位置时，理论上变压器的输出为零，但由于两个次级线圈的不同，使实际输出电压不为零，这个不平衡电压称为零点残余电压。2．零点残余电压的消除：利用电桥调平衡进行补偿。第29页，课件共39页，创作于2023年2月差动变压器位移传感器4.电感式传感器第30页，课件共39页，创作于2023年2月案例：板的厚度测量~4.电感式传感器第31页，课件共39页，创作于2023年2月案例：张力测量4.电感式传感器第32页，课件共39页，创作于2023年2月2涡流式原理:涡流效应4.电感式传感器第33页，课件共39页，创作于2023年2月当其中某一个变量作变化，其他变量固定时，i与该变量呈单值对应关系。根据电磁场的理论,涡电流从上式可以看出，涡电流的贯穿深度有限（趋肤效应），它随激励电流的频率的增大而减小，有关、关系可参见教材图4-22。第34页，课件共39页，创作于2023年2月原线圈的等效阻抗Z变化：4.电感式传感器第35页，课件共39页，创作于2023年2月4.电感式传感器第36页，课件共39页，创作于2023年2月产品：4.电感式传感器第37页，课件共39