电感式传感器08级待用（2）带习题

nullnull变气隙式电感测微仪动态测量范围：±1mm分辨率：1um七、 电感式传感器的应用null电感压力传感器—— 变气隙式结构null1 接头；2 膜盒；3 底座；4 线路板； 5 差动变压器；6 衔铁；7 罩壳null变气隙式差动压力传感器null电感式油压传感器 —— 液压传动的各种机械装置null电感式接近传感器null1、生产线工件的计数2、机械手的限位电感式接近传感器应用举例nullnullnull§4-2 差动变压器式传感器§4-2 差动变压器式传感器 把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。 差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1~100mm范围内的机械位移，并具有测量精度高，灵敏度高，结构简单，性能可靠等优点。nullnullnullnull一、工作原理 螺线管式差动变压器结构如图所示，它由初级线圈、两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。null差动变压器式传感器中两个次级线圈反向串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，其等效电路如图所示。null由于变压器两次组绕组反向串联，因而即差动变压器输出电压为零。null 螺线管式差动变压器按线圈绕组排列方的式不同可分为一节、二节、三节、四节和五节式等类型，如图所示。通常采用的是三节式。 (a)一节式；(b)二节式；(c)三节式；(d)四节式；(e)五节式nullnull 下图给出了变压器输出电压U2与活动衔铁位移x的关系曲线。实际上，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作Ux，它的存在使传感器的输出特性不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。null 零点残余电压产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等问引起的。零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组成。基波的产生主要是传感器的两次级绕组的电器参数，几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感应电势都不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波，产生的原因是由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁滞）。零点残余电压一般在几十毫伏以下，在实际使用时，应设法减小Ux，否则将会影响传感器的测量结果。null 二、基本特性 差动变压器等效电路如图所示。当次级开路时有：根据电磁感应定律，次级绕组中感应电势的达式分别为：由于次级两绕组反向串联，则由以上关系可得：null 下面分三种情况进行分析。 M1=M2=M　故U2=01、活动衔铁处于中间位置时null三、差动变压器式传感器测量电路1、差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流，然后将整流的电压或电流的差值作为输出，下图给出了几种典型电路形式,电阻R0用于调整零点残余电压.差动变压器输出的是交流电压，若用交流电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，而不能反映移动方向。另外，其测量值中存在零点残余电压，为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。null 下面结合图(c)，分析差动整流电路工作原理。 (a)半波电压输出；(b)半波电流输出；(c)全波电压输出；(d)全波电流输出  null从图(c)电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向从6到8，故整流电路的输出电压为null 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以U2=0；当衔铁在零位以上时，因为U24>U68，则U2>0；而当衔铁在零位以下时，则有U24公式

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