4.1.2互感式傳感器測(cè)量位移

●項(xiàng)目——位移檢測(cè)●任務(wù)——軸承滾柱直徑檢測(cè)?互感式傳感器●定義：把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量M變化的傳感器稱為互感式傳感器。電感式傳感器測(cè)量位移互感式傳感器電磁感應(yīng)原理利用線圈的互感作用把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢(shì)的變化。由于這種傳感器常常做成差動(dòng)的形式，所以稱差動(dòng)變壓器。變壓器?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理差動(dòng)變壓器式傳感器被測(cè)位移量互感量M變化一次線圈接入激勵(lì)電源之后二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)兩者間的互感量變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也相應(yīng)變化由于兩個(gè)二次線圈采用差動(dòng)接法故稱為差動(dòng)變壓器電感式傳感器測(cè)量位移?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理變隙式變面積式螺線管式1243(a)氣隙型123（b)螺管型4螺線管式差動(dòng)變壓器可以測(cè)量1~100mm機(jī)械位移測(cè)量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等電感式傳感器測(cè)量位移?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理311212112212123根據(jù)初、次級(jí)排列不同二節(jié)式三節(jié)式四節(jié)式五節(jié)式零點(diǎn)電位較小靈敏度高、線性范圍大改善了傳感器線性度?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理●螺管式差動(dòng)變壓器電感式傳感器測(cè)量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測(cè)桿線圈鐵芯銜鐵測(cè)桿一次側(cè)線圈二次側(cè)線圈骨架電感式傳感器測(cè)量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測(cè)桿骨架√骨架常采用絕緣、高頻損耗小、抗潮濕、

溫度膨脹系數(shù)小的材料制成圓柱形?！唐胀ǖ目捎媚z木棒，

要求高的則用環(huán)氧玻璃纖維、聚砜塑料或聚四氟乙烯等。

√骨架的形狀和尺寸要精密對(duì)稱。?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理●螺管式差動(dòng)變壓器電感式傳感器測(cè)量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測(cè)桿線圈鐵芯銜鐵測(cè)桿√線圈通常用高強(qiáng)度漆包線密繞而成，

一般采用36～48號(hào)漆包線，導(dǎo)線直徑取決于電源電壓和頻率的高低。?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理●螺管式差動(dòng)變壓器電感式傳感器測(cè)量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測(cè)桿線圈鐵芯銜鐵測(cè)桿√作用：提供閉合磁回路、磁屏蔽和機(jī)械保護(hù)?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理●螺管式差動(dòng)變壓器電感式傳感器測(cè)量位移1-一次繞組;2-二次繞組;3-銜鐵;4-測(cè)桿線圈鐵芯銜鐵測(cè)桿√銜鐵和鐵芯用同種導(dǎo)磁材料制造。高精度差動(dòng)變壓器宜用高鎳坡莫合金。鐵芯和銜鐵要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，除去?yīng)力，以改進(jìn)磁性能。?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理電感式傳感器測(cè)量位移差動(dòng)變壓器等效電路√為一次繞組激勵(lì)電壓；√M1、M2分別為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感，L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電阻；√L21、L22分別為兩個(gè)二次繞組的電感；√R21、R22分別為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理電感式傳感器測(cè)量位移差動(dòng)變壓器等效電路1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理√當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同。E21=E22

?！逃捎趦蓚€(gè)二次繞組反向串接，所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21一邊，這時(shí)互感M1增大，M2減小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵移動(dòng)越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。電感式傳感器測(cè)量位移差動(dòng)變壓器等效電路1.螺線管式差動(dòng)變壓器——工作原理√當(dāng)銜鐵向二次繞組L22

一邊移動(dòng)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)仍不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢(shì)反相?！桃虼送ㄟ^(guò)差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。電感式傳感器測(cè)量位移?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理1.螺線管式差動(dòng)變壓器——差動(dòng)變壓器輸出特性差動(dòng)變壓器理想輸出特性在線性范圍內(nèi)，輸出電動(dòng)勢(shì)隨銜鐵正、負(fù)位移而線性增大。?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理●定義：當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值(從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV)存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。電感式傳感器測(cè)量位移1.螺線管式差動(dòng)變壓器——零點(diǎn)殘余電壓0E2x-xE0擴(kuò)大了的零點(diǎn)殘余電壓的輸出特性√零點(diǎn)殘余電壓的存在造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)√零點(diǎn)殘余電壓輸入放大器內(nèi)會(huì)使放大器末級(jí)趨向飽和，影響電路正常工作等零點(diǎn)殘余電壓?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理●定義：當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值(從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV)存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。電感式傳感器測(cè)量位移1.螺線管式差動(dòng)變壓器——零點(diǎn)殘余電壓原因原因由于工藝上的原因差動(dòng)變壓器二次繞組不可能完全對(duì)稱由于線圈中的銅損、

磁性材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻性、

線圈匝間分布電容的存在以及導(dǎo)磁材料磁化特性的非線性引起電流波形畸變而產(chǎn)生的高次諧波，

使勵(lì)磁電流與所產(chǎn)生的磁通不同相?差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理●定義：當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值(從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV)存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。電感式傳感器測(cè)量位移1.螺線管式差動(dòng)變壓器——零點(diǎn)殘余電壓消除零點(diǎn)殘余電壓方法從設(shè)計(jì)和工藝上保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱性選用合適的測(cè)量線路采用補(bǔ)償線路?差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路差動(dòng)變壓器輸出的有效值與鐵心位移成正比它的相位與鐵心位移的方向有關(guān)輸出電壓相敏檢波電路差動(dòng)整流電路●相敏檢波電路的形式較多?！襁@種電路要求比較電壓與差動(dòng)變壓器的輸出電壓具有相同頻率、相同相位，必須接入移相電路。相敏檢波電路輸出直流電壓信號(hào)，輸出電壓的極性能反映鐵心位移的方向，即鐵心位置從零點(diǎn)向上、下移動(dòng)，對(duì)應(yīng)輸出電壓符號(hào)為負(fù)極性或正極性。而且還可以消除殘余電壓。電感式傳感器測(cè)量位移?差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路1.相敏檢波電路相敏檢波電路相敏檢波電路●