自感式电感传感器课件

,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,电阻应变片的电路思考,电桥恒压源供电与恒流源供电有什么区别,?,单臂电桥能否进行某种改造,消除环境温度变化的影响,?,传感器与检测技术,自感式电感式传感器,电感式传感器,主要内容,变磁阻式传感器,工作原理与等效电路,输出特性分析,信号调节电路,差动变压器,工作原理与等效电路,基本特性,信号调节电路,电感式传感器,电感式传感器的一般工作流程：,被测物理量,自感或互感系数变化,电压或电流的变化,对被测物理量的认识过程：,测得输出电压或电流的变化；,依据一定的规律推知自感或互感量的变化；,依据一定的规律推知被测物理量的变化。,电感式传感器,电感式传感器的主要特点,工作可靠、寿命长,灵敏度高，分辨率高,位移变化，,0.01,m,角度变化，,0.1”,精度高，线性好,性能稳定，重复性好,电感式传感器的缺点,存在交流零位信号,不适于高频动态信号测量,变磁阻式传感器,工作原理,当衔铁部分随被测物理量产生上下位移时，衔铁与铁芯之间的,气隙,发生变化，导致磁路的,磁阻,发生变化，从而使线圈的电感值发生改变。,图示传感器的实质是一个具有可变气隙的铁芯线圈，气隙的改变将带来线圈自感,L,的变化,变磁阻式传感器,线圈的电感值,式中：,W,线圈的匝数；,R,M,磁路的总磁阻。,如果气隙厚度较小，且不考虑磁路铁损,变磁阻式传感器,变磁阻式传感器的电感量与,气隙厚度,、,截面积,和,磁导率,有关,变气隙厚度的电感式传感器,灵敏度高，是最常用的电感式传感器,输出特性,非线性,变气隙面积的电感式传感器,灵敏度低,输出特性为,线性,特性,常用于角位移测量,变铁芯磁导率的电感式传感器,利用铁磁材料的,压磁效应,，改变磁导率,主要用于各种力的测量,变磁阻式传感器,电阻,R,c,线圈直径为,d,、电阻率为,c,，,W,匝，电阻为,耗散因数,D,c,为,式中,由线圈损耗电阻,R,c,引起的电感耗散因数,D,c,与频率,f,成反比,线圈的耗散因数D和品质因数Q,串联,并联,变磁阻式传感器,涡流损耗电阻,R,e,由涡流损耗电阻,R,e,引起的耗散因数,D,e,磁滞损耗电阻,R,h,引起的耗散因数,D,h,D,h,与气隙有关，气隙越大，,D,h,越小；,D,h,不随频率变化,变磁阻式传感器,耗散因数,D,和品质因数,Q,耗散因数,D,品质因数,Q,线圈的品质因数,Q,为耗散因数,D,的倒数,变磁阻式传感器,有并联寄生电容,C,的电感线圈,线圈阻抗,Zs,有效灵敏度为,输出特性分析,具有铁芯及小气隙的电感式传感器,电感线圈的电感,L,为,对已知线圈,输出特性分析,若 ，可展开为,若气隙增加，电感减小，有,差动形式可以将非线性程度减小,输出特性分析,若气隙变化极小，则,此时输出特性为线性,单个线圈与差动连接时传感器的输出特性如右图所示,螺管式线圈沿轴向磁场强度分布曲线,电感传感器的信号调节电路,电感传感器的测量电路有交流分压器式、交流电桥式和谐振式等几种，差动式电感传感器常用电桥电路作为信号调节电路,差动式电感传感器的电桥电路如右图所示,电感传感器的信号调节电路,当铁芯向下移动时,当铁芯向上移动时,电感传感器的信号调节电路,输出电压需进行整流、滤波处理,使用无相位鉴别的整流时，不能辨别铁芯位移的方向,残余电压是线圈损耗电阻不平衡引起的，与频率有关,输入电压有谐波时，常引起残余电压,使用有相位鉴别的整流时，输出电压的极性可以指示铁芯位移的方向,影响传感器精度的因素分析,影响传感器精度的因素主要分两个方面,外界工作环境的影响,温度变化,电源电压的波动,电源频率的波动等,传感器本身特性固有的影响,线圈电感与衔铁位移之间的非线性,交流零位信号的存在等,影响传感器精度的因素分析,非线性特性的影响,传感器的线圈电感与气隙厚度之间的非线性特性是造成输出特性非线性的主要原因,改善非线性的方法,采用差动式结构,限制衔铁的最大位移量,输出电压与电源电压之间的相位差,正交分量导致波形失真,消除或抑制正交分量的方法,采用相敏整流电路,传感器有较高的品质因数,Q,值,影响传感器精度的因素分析,电桥的残余不平衡电压,零位误差,零位信号产生的原因,差动式电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称,传感器具有铁损（即磁芯化曲线的非线性）,电源电压中含有高次谐波,线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容,零位信号的危害,降低测量精度,削弱分辨力,易使放大器饱和,影响传感器精度的因素分析,减小零位误差的措施,减少电源中的谐波成分,减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段,当电桥有起始不平衡电压时，可在差动电感电桥的电路中再接入两只可调电位器，通过调节电位器，使电桥达到平衡条件,