第三章 电感式传感器

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第三章

电感式传感器

本章学习自感式传感器和差 本章学习自感式传感器和差 动变压器的结构、工作原理、 动变压器的结构、工作原理、测 量电路以及他们的应用 以及他们的应用， 量电路以及他们的应用，掌握一 次仪表的相关知识。 次仪表的相关知识。

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第一节先看一个实验： 先看一个实验：

自感式传感器

将一只380V交流接触器线圈与交流 交流接触器线圈与交流 将一只 毫安表串联后， 毫安表串联后，接到机床用控制变压器 交流电压源上， 所示。 的36V交流电压源上，如图 所示。这 交流电压源上 如图4-1所示 时毫安表的示值约为几十毫安。 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) 慢将接触器的活动铁心(称为衔铁)往 下按， 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。 零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。2011-2-13 2

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电感传感器的基本工作原理演示 电感传感器的基本工作原理演示

F

准备工作

220V

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电感传感器的基本工作原理演示 电感传感器的基本工作原理演示

F

气隙变小，电感变大， 气隙变小，电感变大，电流变小2011-2-13 4

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电感传感器的基本工作原理 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 当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也 较大，线圈的电感量 和感抗 较小， 和感抗X 较大，线圈的电感量L和感抗 L 较小，所以 电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、 电流 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电 感变大，电流减小。 感变大，电流减小。

U U U I= ≈ = Z XL 2π fL2011-2-13

(3 1)

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自感式电感传感器常见的形式

变隙式2011-2-13

变截面式

螺线管式6

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电感量计算公式 ：

N µ0 A L≈ 2δ2

N:线圈匝数；A :气隙的有效截面积； :线圈匝数； 气隙的有效截面积； µ 0 :真空磁导率；δ :气隙厚度。 真空磁导率； 气隙厚度。 请分析电感量L与气隙厚度 请分析电感量 与气隙厚度δ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。 面积 之间的关系，并讨论有关线性度的问题。 之间的关系

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差动电感传感器的特点

在变隙式差动电感传感 器中， 器中，当衔铁随被测量移动 而偏离中间位置时， 而偏离中间位置时，两个线 圈的电感量一个增加， 圈的电感量一个增加，一个 减小，形成差动形式。 减小，形成差动形式。 曲线1、 为 的特性， 曲线 、2为L1、L2 的特性， 3为差动特性 为差动特性

1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件

请分析：灵敏度、 请分

析：灵敏度、 线性度有何变化 线性度有何变化2011-2-13 8

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差动式电感传感器的特性从结构图可以看出， 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、 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， 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。 吸力也较小，从而减小了测量误差。 从曲线图可以看出， 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， 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。 为非差动式电感传感器的两倍。2011-2-13 9

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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， 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 出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电 则只能判别位移的大小， 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。 出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前， 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， 个能判别相位的检波电路，则不但可以反映 位移的大小(的幅值), ),还可以反映位移的 位移的大小(的幅值),还可以反映位移的 方向(的相位)。 )。这种检波电路称为相敏检 方向(的相位)。这种检波电路称为相敏检 波电路。 波电路。2011-2-13 10

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图3 - 7

相敏检波输出特性曲线 相敏检波输出特性曲线

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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 理想特性曲线 实际特性曲线

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实测得到的 相敏检波电路 的特性曲线

通过调零 电路， 电路，可使输 出曲线平移到 原点。 原点。 标定位移时的实验数据及曲线2011-2-13 12

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第二节

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( 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)。 ),有若干个二次线圈 )。当一次线圈 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U 将在二次线圈中产生感应电压U 加上交流激磁电压 i后，将在二次线圈中产生感应电压 O。在 全波整流电路中，两个二次线圈串联， 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。 圈的电压之和。+

请将单相变压 请将单相变压 二次线圈N 器二次线圈 21、 N22的有关端点按 全波整流电路的要 求正确地连接起来。 正确地连接起来。

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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 的变化的装置。 线圈与二次线圈间的互感量 的变化的装置。当一次 线圈接入激励电源之后， 线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感应电动 当两者间的互感量变化时， 势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变 由于两个二次线圈采用差动接法， 化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变 压器。 压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变 压器。 压器。 差动变压器的结构原理如图3-8所示 所示。 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 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), 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。 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3-9。图中标有黑点的一端称为同名端， 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“ 俗说法是指线圈的“头”。 2011-2-13 14

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差动变压器式传感器的等效电路结构特点： 结构特点： 两个二次线圈反 向 …… 此处隐藏：2403字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……