变阻抗式传感器原理与应用--课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,第,3,章 变阻抗式传感器原理与应用,自感式传感器,差动变压器,电容式传感器,电涡流式传感器,压磁式传感器,1,ppt课件,a),气隙型,b),截面型,c),螺管型,3-1,自感式传感器原理图,3.1,自感式传感器,3.1.1,工作原理,原理,结构形式,变间隙式、变面积式和螺管式。,2,ppt课件,3.1,自感式传感器,定量,3-1,3-2,3-3,3,ppt课件,3.1,自感式传感器,铁心的结构和材料确定后，自感是气隙厚度和气隙截面积的函数。,3-4,3-5,4,ppt课件,3.1,自感式传感器,螺管式电感传感器建立在磁路磁阻随着衔铁插入深度,不同而变化的基础上。,变气隙型传感器,变截面型传感器,5,ppt课件,3.1,自感式传感器,3.1.2,变气隙式自感传感器,气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻,L,与,之间是非线性关系,磁路总的磁阻为,线圈的电感为,3-6,3-7,6,ppt课件,3.1,自感式传感器,3-2,变间隙式电感传感器,L-,特性,7,ppt课件,（,1,）当衔铁上移,时,传感器气隙减小,即,=,0,则此时输出电感为,L = L,0,+L,当,/ 0,时, u,2,与,u,0,同频同相,u,L,0,。,当位移,x 0,时, u,2,与,u,0,同频反相, u,L, 0,时, u,2,与,u,0,为同频同相,当,u,2,与,u,0,均为正半周时, u,S,使,环形电桥中二极管,V,D1,、,D4,截止, V,D2,、,V,D3,导通,得图,3-24,（,b,）的等效电路。,61,ppt课件,3.2,差动变压器,u,S1,与,u,S2,在各自支路产生的电流相等。根据基尔霍夫定律，,u,S1,与,u,S2,在,R,L,上不产生电流（电压）。,u,22,在,R,L,上产生的电压为,当,u,2,与,u,0,均为负半周时,二极管,V,D2,、,V,D3,截止, V,D1,、,V,D4,导通。 其等效电路如图,3 -24,（,c,）所示。,62,ppt课件,3.2,差动变压器,说明只要位移,X0,不论,u,2,与,u,0,是正半周还是负半周，负载,R,L,两端得到的电压,u,L,始终为正。,输出电压亦为,当,x0,时,u,2,与,u,0,为同频反相。,不论,u,2,与,u,0,是正半周还是负半周,负载电阻,R,L,两端得到的输出电压,u,L,表达式总是为,63,ppt课件,图,3-25,相敏检波电路波形,(a,）被测位移变化波形图；,(b),差动变压器激励电压波形；,(c),差动变压器输出电压波形；,(d),相敏检波解调电压波形；,(e),相敏检波输出电压波形,64,ppt课件,3.2,差动变压器,相敏检波器输出电压的变化规律不仅反映了位移变化的大小，而且反映了位移的方向。,（,3,）直流差动变压器电路,图,3-26,直流差动变压器电路原理图,65,ppt课件,3.2,差动变压器,应用场合,：,需要远距离测量，便携，防爆及同时使用若干个,差动变压器，且需避免相互间或对其它仪器设备,产生干扰的场合 。,特点,直入直出，便于携带，安全防爆，抑制干扰。,66,ppt课件,3.2.3,差动变压器应用,3.2,差动变压器,1.,力和力矩的测量,1,线圈,2,衔铁,3,弹性元件,图,3-27,差动变压器力传感器,67,ppt课件,3.2,差动变压器,1,测端,2,防尘罩,3,轴套,4,圆片簧,5,测杆,6,磁筒,7,磁芯,8,线圈,9,弹簧,10,导线,2.,微小位移的测量,图,3-28,小位移测量用,差动变压器传感器,68,ppt课件,3.2,差动变压器,3.,压力测量,1-,接头；,2-,膜盒；,3-,底座；,4-,线路板；,5-,差动变压器线圈；,6-,衔铁；,7-,罩壳；,8-,插头；,9-,通孔,传感器与弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等）相结合，,可以组成开环压力传感器和闭环力平衡式压力计,图,3-29,微压力传感器,69,ppt课件,3.2,差动变压器,1,悬臂梁；,2,差动变压器,4.,加速度传感器,图,3-30,加速度用传感器,70,ppt课件,3.3,电容传感器,3.3.1,电容式传感器的工作原理,3.3.2,电容式传感器主要性能,3.3.3,电容式传感器的特点和设计要点,3.3.4,电容式传感器等效电路,3.3.5,电容式传感器测量电路,3.3.6,电容式传感器的应用,3.3.7,容栅式传感器,71,ppt课件,3.3.1,电容式传感器的工作原理,3.3,电容传感器,1.,工作原理及类型,2.,变极距型电容传感器,3.,变面积型电容传感器,4.,变介电常数型电容式传感器,72,ppt课件,3.3,电容传感器,将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。,如位移、加速度、液位、振动及湿度。,1,、工作原理和类型,原理式,类型,变间隙式、变面积式和变介电常数式。,定义,S,图,3-31,电容传感器原理图,73,ppt课件,3.3,电容传感器,变极距,(,）,型,: (a),、,(e),变面积型,(S),型,: (b),、,(c),、,(d),、,(f),、,(g),（,h,）,变介电常数,(,),型,:,（,i,）,(l),74,ppt课件,3.3,电容传感器,2.,变极距型电容传感器,d/d1,时,极距缩小,d,最大位移应小于间距的,1/10,，,差动式,改善其非线性。,(1),简单变极距电容传感器,75,ppt课件,3.3,电容传感器,亦可用泰勒展开式表示为,灵敏度为,若以容抗为输出,X,C,与, d,成线性关系，不需满足, d d,。,76,ppt课件,3.3,电容传感器,（,2,）、差动变极距型传感器,设动极板上移,。,77,ppt课件,3.3,电容传感器,单极非线性误差,差动非线性误差,78,ppt课件,3.3,电容传感器,C,与,x,间呈线性关系,2.,变面积型电容传感器,图,3-32,变面积型,电容传感器原理图,（,1,）线位移,79,ppt课件,3.3,电容传感器,（,2,）电容式角位移传感器,当,=0,时,当,0,时,传感器电容量,C,与角位移,间呈线性关系,图,3-33,电容角位移传感器原理图,80,ppt课件,3.3,电容传感器,4.,变介电常数型电容式传感器,图,3-34,电容式液位传感器,（,1,）根据各种介质,的介电常数不同，,检测液面高度,。,81,ppt课件,3.3,电容传感器,同心圆柱状极板，插入液体深度,h,，两极板间构成电容式传感器（并联,）,电容与液位的关系为：,82,ppt课件,3.3,电容传感器,（,2,）、测量被测介质的插入深度,图,3-35,变介电常数式电容传感器,83,ppt课件,3.3,电容传感器,当,L=0,时，传感器的初始电容,当被测电介质进入极板间,L,深度后，引起电容相对变化量为,电容变化量与电介质移动量,L,呈线性关系。,有介质插入 两段电容并联,84,ppt课件,3.3,电容传感器,85,ppt课件,3.3,电容传感器,86,ppt课件,87,ppt课件,88,ppt课件,89,ppt课件,90,ppt课件,91,ppt课件,92,ppt课件,93,ppt课件,94,ppt课件,95,ppt课件,96,ppt课件,97,ppt课件,98,ppt课件,99,ppt课件,100,ppt课件,