傳感器應(yīng)用技術(shù) 課件 知識(shí)點(diǎn)：4.2自感式傳感器的轉(zhuǎn)換電路

傳感器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目四

基于電感式傳感器接近式開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與制作

自感式傳感器的轉(zhuǎn)換電路自感式傳感器把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變成了電感量的變化。為了測(cè)出電感量的變化，就要用轉(zhuǎn)換電路把電感量的變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，以便進(jìn)一步放大和處理。最常用的轉(zhuǎn)換電路有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相電路。轉(zhuǎn)換電路(1)交流電橋調(diào)幅電路的主要形式是交流電橋。關(guān)于交流電橋，已經(jīng)在第三章介紹過(guò)，在此主要討論自感式傳感器中經(jīng)常用到的變壓器電橋。圖4-7中，電橋的兩臂為電源變壓器次級(jí)線圈的兩半（每半電壓為

），另兩臂是差動(dòng)式電感傳感器的兩個(gè)線圈?？紤]到傳感器線圈不僅具有電感，而且線圈導(dǎo)線具有一定的電阻，所以用

和

來(lái)表示電感傳感器兩個(gè)線圈的阻抗。電橋?qū)蔷€上

兩點(diǎn)的電位差為空載輸出電壓。轉(zhuǎn)換電路1.調(diào)幅電路轉(zhuǎn)換電路下面分三種情況討論：（1）當(dāng)傳感器的銜鐵位于中間位置時(shí)，它在兩個(gè)線圈中的插入深度相等，所以兩線圈的電感相等，若兩線圈繞制得十分對(duì)稱，則其阻抗也相等，此時(shí)

代入上式得

。這說(shuō)明當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，電橋平衡，沒(méi)有輸出電壓。（2）當(dāng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí)，上線圈的磁阻減小，電感增大、阻抗增大，即

，而下線圈的磁阻增大、電感減小、阻抗隨之減小，即

。代入式（4-15）得

轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路(2)諧振式調(diào)幅電路圖4-8所示是諧振式調(diào)幅電路。在諧振式調(diào)幅電路中，傳感器L與電容C、變壓器原邊串聯(lián)在一起，接入交流電源，變壓器副邊將有電壓u0輸出，輸出電壓的頻率與電源頻率相同，而幅值隨著電感L而變化，圖4-8(b)所示為輸出電壓u0與電感L的關(guān)系曲線，其中L0為諧振點(diǎn)的電感值，此電路靈敏度很高，但線性很差，適用于線性要求不高的場(chǎng)合。實(shí)際使用時(shí)，一般使用特性曲線一側(cè)接近線性的一段。轉(zhuǎn)換電路2.調(diào)頻電路調(diào)頻電路的基本原理是傳感器電感L變化將引起輸出電壓頻率的變化。一般是把傳感器電感L和電容C接入一個(gè)振蕩回路中，其振蕩頻率

,諧振式調(diào)幅電路如圖4-9所示。當(dāng)L變化時(shí)，振蕩頻率隨之變化，根據(jù)f的大小即可測(cè)出被測(cè)量的值。圖4-9（b）表示f與L的特性，它具有明顯的非線性關(guān)系。該頻率可由數(shù)字頻率計(jì)直接測(cè)量，也可通過(guò)f—V轉(zhuǎn)換，用數(shù)字電壓表測(cè)量。轉(zhuǎn)換電路3.調(diào)相電路調(diào)相電路就是把傳感器電感L變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓相位

的變化。圖4-10所示為一個(gè)相位電橋，一臂為傳感器L，另一臂為固定電阻R。設(shè)計(jì)時(shí)使電感線圈具有高的品質(zhì)因數(shù)。忽略損耗電阻，則電感線圈上壓降uL與固定電阻上壓降uR是兩個(gè)相互垂直的分量。當(dāng)電感L變化時(shí)，輸出電壓uo的幅值不變，相位角隨之變化，與L的關(guān)系為: