《机械工程测试与控制技术》课件 第17课 第八章 8.3 电感式传感器

机械工程测试与控制技术第八章

常用传感器8.1传感器概念8.2电阻式传感器8.3电感式传感器8.4电容式传感器8.5压电式传感器8.6磁电式传感器8.7霍尔式传感器8.8热电偶传感器8.9光电式传感器8.3电感式传感器定义：基于电磁感应原理，将被测量转化为电感量测量的物理量位移压力流量振动分类电感式传感器自感型变磁阻型涡流式互感型敏感元件转换元件转换电路被测量电量变磁阻传感器当铁心磁导率远远大于空气磁导率时：线圈衔铁铁芯N8.3电感式传感器变磁阻传感器单边电感式当铁心磁导率远远大于空气磁导率时：自感量与位移成反比，特性曲线非线性存在问题灵敏度低、非线性严重铁心对衔铁的吸力比较大微小位移的测量：0.001～1mm线圈衔铁铁芯N8.3电感式传感器差动式磁心线圈1线圈2变压器电桥测杆被测件电源Ue8.3电感式传感器特点：分辨率很高﹐可达0.01微米﹐测量范围一般小於2毫米主要用于位移测量，也可以用于振动、压力、流量、液位等参数测量螺线管式差动变压器非线性得到了补偿灵敏度也提高一倍吸引力相互抵消变磁阻传感器结构：初级线圈、完全对称的反极性串联的次级线圈、衔铁直接测量：直线位移；间接测量：力、重量、液位8.3电感式传感器互感式差动变压器式交流信号的调理技术

交流电桥激励源：高频电源Ue4个桥臂为交流阻抗Z1～Z4

Z可为电阻R、电容1/(jωC)、电感jωL输出：调制信号U08.3电感式传感器交流信号的调理技术交流电桥平衡条件:同时满足：幅值条件相位条件好处:易于放大R、L、C测量8.3电感式传感器如何匹配对应臂参数？交流信号的调理技术交流电桥带感应耦合臂的电桥变压器电桥8.3电感式传感器交流信号的调理技术调制与解调的作用微弱缓变信号的放大信号的远程传输传输发射耦合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耦合器8.3电感式传感器调制与解调术语调制：用被测信号控制高频信号的过程被测信号：调制信号高频信号：载波信号解调：从已调信号中恢复被测信号的过程。8.3电感式传感器交流信号的调理技术调制与解调

用微弱的缓变信号控制高频交流信号，然后交流放大、传输，最后再解调出放大的信号。

调制分类：调幅、调频、调相高频交流信号：幅度调制(AM)：频率调制(FM)：相位调制(PM)：8.3电感式传感器交流信号的调理技术交流信号的调理技术调幅解调8.3电感式传感器交流信号的调理技术调幅解调8.3电感式传感器交流信号的调理技术调幅解调8.3电感式传感器交流信号的调理技术调幅解调基本思路8.3电感式传感器交流信号的调理技术调幅解调意义：用不同频率的载波对不同被测信号进行调制后，能够移动它们的频谱位置，使它们互相不发生覆盖。利用调制可以把低频信号推移到高频，利用带通放大器对信号进行放大，从而减少工频信号的干扰，有效地提高信号质量，便于信号的远距离传输。－ωo0

ωo

F8.3电感式传感器交流信号的调理技术交流电桥调幅对于单臂桥：α＝？8.3电感式传感器应用自感压力传感器结构：膜盒——弹性敏感元件——衔铁原理：压力变化时，膜盒带动衔铁位移，线圈自感变化量变隙差动式自感压力传感器结构：C形弹簧管——弹性敏感元件——衔铁原理：流体压力进入弹簧管后，其自由端向外伸展，带动动衔铁移动，引起电感变化1—衔铁2—铁芯3—线圈4—膜盒5—C型弹簧管6、8—线圈7—衔铁9—机械零点调零螺钉8.3电感式传感器应用表面形貌仪T200型表面粗糙度测量仪测量范围：触针位移：±2/±20/±200μm分辨率：0.001/0.01μm测力传感器力→弹性外壳→测杆→磁心差动变压器8.3电感式传感器应用电感测微计

核心：螺线管式差动变压器，常用于测量工件的外形尺寸和轮廓形状。滚珠分选1—引线电缆2—固定磁筒3—衔铁4—线圈5—测力弹簧6—防转销接触式位移传感器8.3电感式传感器自身闭合集肤效应电涡流效应（电磁感应定律）：块状金属置于变化着的磁场中或在磁场中运动时，金属内会产生感应电流，这种电流在金属体内自身闭合，称为电涡流，此现象为电涡流效应。电涡流传感器8.3电感式传感器i——电流强度ω——线圈内交变电流频率ρ——导体的电阻率μ——导体的导磁率r——导体和线圈的尺寸因子d——导体表明到线圈的距离线圈阻抗Z=f(

i

，ω，ρ

，μ

，r，d)8.3电感式传感器高频反射式电涡流传感器

当电涡流线圈与金属板的距离d减小时，电涡流线圈的等效电感L’减小，等效电阻R’增大。感抗ωL’的变化比R’的变化大得多，流过电涡流线圈的电流i1增大。8.3电感式传感器高频反射式电涡流传感器低频投射式电涡流传感器被测金属板8.3电感式传感器透射式涡流厚度传感器的检测范围可达1～100mm；分辨率为0.1μm；线性度为1%。电涡流传感器优点：非接触测量，线性好，工作范围宽，分辨率高，受温度、湿度的影响小，使用调整方便。CZF-1系列传感器的性能8.3电感式传感器>4d>4d>4d>2d>3d>2d>3d>2d电涡流传感器的安装注意事项8.3电感式传感器位移测量

8.3电感式传感器应用8.3电感式传感器应用振幅测量

厚度测量8.3电感式传感器应用转速测量8.3电感式传感器应用8.3电感式传感器计数应用应用8.3电感式传感器大型轴流压缩机组现场监测通常在轴瓦同一横截面上呈90°安装两个传感器。8.3电感式传感器其他用途：与表面电