△特点：   脉冲输出---数字量，计数器                            抗干扰---稳定，可靠；   可测较大位移---定尺三重绕组可达4m,                   带型可达3m。   无摩擦---绕组间隙，寿命长，定滑尺之                     间应保持在0.25±0.05mm   工艺好---平面绕组，易于接长，安装简                单，维护方便，与光栅传感器相               比，抗干扰能力强，对环境要求               低，机械结构简单。 △应用：测量线位移，测量角位移 * 第三章 电感式传感器 一、自感式传感器 1、变气隙型自感传感器 工作原理：磁路的磁阻变化引起传感器线圈电感变化（自感、互感、电涡流） 应用领域：位移、振动、力、应变、流量、加速度等物理量 可变气隙的铁心线圈：线圈，铁心，衔铁 被测量（位移）      气隙       磁路磁阻       线圈电感 特        点：结构简单，工作可靠，寿命长，性能良好，适于恶劣环境使用                     存在交流零位信号（零残电压），不适于高频测试 等效电路：L---线圈电感， 	     Rc—线圈铜耗电阻， 	     Re—铁心涡耗电阻， 	     Rh(f)—磁滞损耗电阻 	    C—线圈寄生电容 保持气隙lδ不变 传感器线圈电感量：气隙较小，认为气隙磁场均匀，忽略磁路铁损：   μ0---真空磁导率，μ0 =4π×10-7(H/m) W---线圈匝数；      S ---磁通截面积； l ----磁路长度；      lδ---气隙总长； μr---铁心和衔铁的相对磁导率； 对同一传感器线圈：W、μ0、S、l、μr均为常数，常数 K =μ0W2S  线圈电感： 电感的变化只与气隙长度有关，非线性 输出灵敏度：  气隙：增大灵敏度 --- 减小气隙 --- 受到工艺和结构的限制。             常取气隙尺寸（即测量范围）为 δ=lδ/2 = 0.1~0.5mm。 灵敏度：负号表示灵敏度随着气隙的增加而减小 2、变面积型自感传感器 衔铁沿水平方向移动 磁通截面积S变化 电感变化 传感器线圈的电感：忽略气隙磁通边缘效应                                      线性   输出灵敏度：  气隙：增大灵敏度 --- 减小气隙 --- 受到工艺和结构的限制、边缘效应             常取气隙尺寸为 δ=lδ/2 = 0.1~0.5mm（与变气隙型相同） 负号表示灵敏度随着气隙的增加而减小 3、螺管型自感传感器 传感器线圈的电感：  g-比磁导  传感器的输出灵敏度：  特点：①由于气隙大，磁路磁阻大，故灵敏度较前两者低。			提高衔铁与套筒的直径比与长度比（结构与非线性限制） 	          增加砸数（受到稳定性限制）             ②若主磁通不变以及线圈绕阻排列均匀，可得到较大的线性范围 衔铁深度         线圈漏磁磁阻          线圈电感 4、差动式自感传感器 单一式自感传感器：由于线圈电流的存在，使衔铁受到单向电磁力的作用，		       输出信号易受电源电压和频率波动、温度变化等干扰			       传感器输出的非线性限制了使用（变面积型传感器）			       不适于精密测量。  差动式：由两个单一形式的结构对称组合，改善其性能，  变气隙型差动传感器 ：输出灵敏度  灵敏度提高了一倍。对电源电压与频率的波动以及温度变化等外界干扰	也有补偿作用，从而提高了传感器的稳定性。 5、自感传感器的测量电路 （1）测量电路组成：  （2）测量电桥：  传感器线圈：Z1=r1+j?L1，Z2=r2+j?L2   Z1=Z+ΔZ，Z2=Z-ΔZ  初始状态：r10=r20=r0，L10=L20=L0          外接电阻： R1=R2=R 输出电压：   传感器 测量电桥 放大器 相敏检波 滤波器 振荡器 输出 近似线性 E---振荡器稳幅 极性：方向—相敏检波   若衔铁上移：Z1变大，Z2减小，                         U正半周：D1、D4导通，D2、D3截止，UC UD，输出负电压                         U负半周：D1、D4截止，D2、D3导通，UC UD，输出负电压                                   隔直---减小直流漂移，高放大倍数，高阻抗  （3）放大器 ：幅值放大，交流放大器，  （4）相敏检波电路 ：判断衔铁移动方向  若衔铁下移：Z1减小，Z2增大，                         U正半周：D1、D4导通，D2、D3截止，UC UD，输出正电压                         U负半周：D1、D4截止，D2、D3导通，UC UD，输出正电压                                   初始状态：Z1=Z2，输出U0=0  理论上---当衔铁处于中间位置时，输出为零 实际上---零位不平衡，输出零为电压---电气参数不对称、几何尺寸偏差 （6）零残电压补偿：  （5）滤波电路 ：滤除交流信号---直流电压  危害：使提前放大器饱和；控制产生误动作；伺服电机发热 --- 补偿 Ra：使线圈电阻相等，        消除基波分量 Rb：对某线圈分流，           改变工作点         减小二三级谐波 C： 补偿次级线圈不         对称 二、互感式传感器（差动变压器） 1、互感传感器工作原理 变    压    器：闭合磁路        初级、次级互感为常数                     一个次级 互感传感器： 开磁路     初级、次级互感随衔铁移动变化      两个次级（差动） U、I---初级线圈激励电压、电流，频率ω L1, R1---初级线圈电感、电阻； L21, R21, L22, R22 ---两个次级线圈电感、电阻； M1, M2---初级线圈与次级线圈1、2的互感； 当衔铁处在中间位置时： M1=M2，输出为零 当衔铁偏离中间位置时： M1?M2，输出与M1-M2成比，与衔铁位移成正比 传感器开路输出： W1、W2：初级、次级线圈匝数 δ0：初始气隙     Δ δ：衔铁位移 2、互感传感器结构 变气隙型：a, b, c        变面积型：d, e               螺管型： f 3、互感传感器测量电路 （1）测量电路组成：  （2）辨向解调电路：  传感器 辨向解调 放大器 滤波器 振荡器 输出 差动相敏检波电路：  差动整流电路： 三、电感传感器的应用 1、电感式位移传感器 测量范围：零点几~几百毫米 线性度：0.5%，0.1%，0.05%，0.02% 分辨力：0.1?m ~ 0.01 ?m ，1nm (1) 电感式位移传感器：        测端10：宝石球头（玛瑙）        测杆8：上下轴向移动        导轨7：滚动式---多排钢珠，过盈，摩擦小，                                  
第三章电感式传感器.ppt