电感式小位移传感器备课讲稿.ppt

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1、《传感器与检测技术项目教程》模块九、小位移检测课件2021/7/292模块九、小位移检测内容简介简要介绍“位移检测的基本概念”、“电感式小位移传感器”、“涡流式小位移传感器”、“接近开关”等知识，对轴承滚柱直径的检测及分选也作了介绍。現在時間是：08:28知识链接小位移检测的基本概念位移是表示物体位置变化的物理量。可分为：直线位移检测和角位移检测。直线位移是指质点由初位置到末位置的有向线段。大小与路径无关，方向由起点指向终点（属于矢量）。直线位移的单位为米（m），此外还有毫米（mm）、千米（km）等。角位移是描述物体转动时位置变化的

2、物理量。通常是指：任意一线段（或平面）由原始位置到新位置转过的角度。单位为弧度（rad），此外还有度（º）、分（′）、秒（″）等。1rad=360º/(2π)。位移的分类位移传感器按输出信号的类型可分为模拟式位移传感器和数字式位移传感器两类。小位移检测的范围大都小于200mm。可用：电感式、涡流式、霍尔式、激光式、光纤式以及纳米式等传感器来检测。大多数小位移传感器属于模拟式位移传感器。工件尺寸的变化可以转换为机械位移的变化。例如，工件的长度、厚度、高度、距离、物位、角度、表面粗糙度等。大位移检测范围可达100m，具体方法见模块十。大

3、多数大位移传感器属于数字式位移传感器。表9-1常用小位移传感器的分类及特点结构型式测量原理量程/mm分辨力/μm特点电位器式欧姆定律0.1~200100结构简单，输出信号较大；分辨力不高，接触“噪声”大，易磨损，动态响应较差差动电感式自感、互感10-3~200.1分辨力高；有零点残余电压，动态响应慢涡流式涡流效应1~105结构简单，非接触式测量；线性差，灵敏度易受被测对象材质的影响电容变气隙式静电电容效应10-3~11非接触式测量，分辨力高；线性差霍尔式霍尔效应0.01~2050非接触式测量，体积小，结构简单，输出信号大；温漂大，需

4、要磁路系统纳米式量子隧道效应10-6~10-310-4能检测极微小位移；结构复杂，重复性较低；主要用于科学研究项目一电感式小位移传感器【项目教学目标】☞知识目标1）了解电感式小位移传感器的基本工作原理。2）掌握差动整流电路。☞技能目标熟悉电感式位移传感器的安装与应用。回目录任务一认识自感式传感器与差动变压器利用电感式传感器能对位移以及与位移有关的工件尺寸等参数进行测量。电感式传感器具有分辨力高（0.1μm）等优点。主要缺点是机械惯性大，响应慢，不适用于快速动态测量。电感式传感器的分辨力与测量范围有关，测量范围越大，分辨力（能够分辨的

5、数值）就越差。电感式传感器可分为自感式和互感式两大类。人们习惯上讲的电感式传感器通常是指自感式传感器；而互感式传感器是利用变压器原理，通常做成差动式，故称为差动变压器式传感器，以下简称差动变压器。电感传感器的基本工作原理演示F220V准备工作图9-1铁心气隙与电感量及电流的关系实验一、自感式位移传感器电感传感器的基本工作原理演示电感线圈的气隙减小，电感变大，流过线圈的电流变小。F自感式电感传感器常见的形式图9-2电感式位移传感器的结构a）变气隙式b）变面积式c）螺线管式1－线圈2－铁心3－衔铁4－测杆5－导轨6－工件7－转轴1.变气

6、隙电感式传感器当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感L及感抗XL较小，所以电流I较大。当铁心闭合时，气隙δ变小，磁阻变小，电感L变大，电流I减小。减小铁心与衔铁之间的有效投影面积，在较小的范围内，电感成比例减小。变气隙电感式传感器的特性近似双曲线变面积式电感传感器的理论特性为线性AA1－绕组2－铁心3－衔铁2.变面积电感式传感器也称“变截面式”电感传感器。必须保持气隙δ固定不变，电感L是衔铁与固定铁心之间的有效投影截面积A的函数。衔铁上下移动，导致衔铁与铁心的有效投影面积变大，电感也变大。A有效投影面积电感传感器的输出

7、特性图9-3电感式位移传感器的特性曲线a）L-δ特性曲线b）L-A特性曲线1－实际输出特性2－理想输出特性3.螺线管式电感传感器螺线管是具有多重卷绕的导线，卷绕内部可以是空心的，或者有一个磁芯。当有电流通过导线时，螺线管中间部位会产生比较均匀的磁场。作为传感器，螺线管电感传感器的主要元器件是一只螺线管和一根可移动的圆柱形衔铁。衔铁插入绕组后，将引起螺线管内部的磁阻的减小，电感随插入的深度而增大。L空心螺线管x螺线管式电感传感器的线性区对于长螺线管（l>>r），当衔铁工作在螺线管接近中部位置时，可以认为绕组内磁场强度是均匀的，此时绕组

8、的电感量L与衔铁插入深度大致成正比。螺线管越长，线性区就越大。螺线管式电感传感器的线性区约为螺线管长度的1/10。测杆应选用非导磁材料，电导率也应尽量小，以减小铁磁损耗和涡流损耗。例：采用螺线管电感传感器测量直径为100mm的工件是否