传感器原理及应用 第三章ppt课件.ppt

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1、第三章电感式传感器电感式传感器最基本原理是电磁感应原理。原理被测物理量位移振动压力流量比重的变化传感器自感系数L互感系数M的变化电路电压电流灵敏度高，分辨力高，位移：0.1m；精度高，线性特性好，非线性误差：0.05%0.1%；性能稳定，重复性好；结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、寿命长能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制等。电感传感器优点：电感式传感器分类变磁阻式传感器—自感型差动变压器式传感器—互感型涡流式传感器—自感型和互感型都有高频反射式—自感型低频透射式—互感型§3-1变磁阻式传感器将被测对象的微小变化

2、(x)电感的变化(L)传感器运动部分与衔铁相连，测物理量时，运动部分位移衔铁位移气隙厚度变化线圈自感系数L变化一、工作原理及分类若很小，且不考虑磁路铁损，则根据电工学：线圈中的电感量li各导磁体长度空气隙间隙i各导磁体相对导磁率0空气隙导磁系数Si各导磁体截面积S空气隙截面积因为铁芯、衔铁>>气隙，所以，R铁芯+R衔铁<

3、的。差动型式差动优点：（1）.大大的改善了线性，减小线性误差；（2）.使灵敏度提高一倍。§3-2差动变压器式传感器差动变压器本身是变压器，利用互感原理，所以也称互感传感器。互感原理互感现象：线圈N1输入电流i1，N2产生感应电势e12e1初级线圈的激励电压L2a、L2b次级线圈的电感R、L1初级线圈的电阻和电感R2a、R2b次级线圈的电阻Ma、Mb初级与次级线圈的互感系数N1初级线圈的匝数N21、N22次级线圈的匝数一、工作原理在初级线圈中原理推导一次级线圈中的感应电势感应电势的有效值原理推导二讨论：初始位置，衔铁处于中间位置当衔铁上升L当

4、衔铁下降LE2与E2a同相E2与E2b同相从理论上讲，在衔铁处于中间位置时输出电压应为零，但实际存在零点残余电压，它由这样一些因素引起：两个次级线圈不对称初级线圈铜耗电阻的存在导磁体靠近的安装位置、铁芯长度等激磁频率的高低铁磁材质不均匀线圈间存在分布电容二、输出特性压力测量三、应用加速度测量液面高度测量§3-3涡流式传感器成块的金属物体置于变化着的磁场中，或者在磁场中运动时，在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流，这就是涡流。涡流高频反射式涡流传感器—自感型低频透射式涡流传感器—互感型根据激励频率不同分为一、高频反射式涡流传感器线圈上通交变高频电流线圈产

5、生高频交变磁场产生高频交变涡流涡流产生反磁场阻碍线圈电流交换作用等效于L或阻抗的改变UL1同频交变电流产生一交变磁场磁力线切割M产生涡流i到达L2的磁力线减少（无M时磁力线直接贯穿L2）E的下降二、低频透射式涡流传感器三、涡流传感器的结构及特性位移x的变化电量的变化可做成位移、振幅、厚度等传感器电导率的变化电量的变化可做成表面温度、电解质浓度、材质判别等磁导率的变化电量的变化可做成应力、硬度等传感器x、、的综合影响可做成材料探伤装置四、涡流传感器的应用1、位移测量涡流位移计2、振幅测量涡流振幅计3、厚度

6、测量4、转速测量涡流转速计5、涡流探伤仪探测金属材料的表面裂纹、热处理裂纹及焊缝裂纹=0[1+(t-t0)]保持其它条件不变，则t变化变化输出电压变化6、温度测量可测钢材压延时压滚温度，液、气态介质温度，且测温时有一个很大的特点是热惯性小（约0.001s），动态响应好，能做快速测温工作。7、自动控制中工件是否到位等的检测接近开关接近开关应用实例一接近开关应用实例二总结传感元件或传感器原始输入量变换原理物理现象能量关系输出量变磁阻式位移电磁感应结构型控制型自感系数差动变压器式位移电磁感应结构型控制型互感系数涡流式位移、厚度、电阻率磁导率

7、涡流效应结构型控制型涡流§4-1工作原理与类型第四章　电容式传感器电容传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测参数微小变化的信息转换成电容量的变化，然后通过测量电路转换成电压输出。一、工作原理及分类平板电容为极板介质的相对介电常数0真空介电常数S极板面积极板间距分类二、类型变极距型—变极板间距变面积型—变极板面积变介电常数型—介质变化结构形式一结构形式二结构形式三§4-2电容传感器分类比较电容传感器分类比较§4-3电容式传感器的应用电容式压力传感器电容式加速度传感器电容式应变计电容式荷重传感器电容式测厚仪电容式流量计电容式水份计差

8、动电容法测差压总结传感元件原始输入量变换原理物理现象