第4章 位移位置和物位的测试ppt课件.ppt

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1、第四章位移的测量当金属块M接近到无触点开关P时开关起作用，切断使钻头下降的电源。图(a)是确认传送带上的瓶有无金属盖的例子；图(b)表示箱子里放入一定个数的金属制品；图(c)表示探测罐中液面是否到了设定高度；图(d)是探测差压是否达到设定的大小。无触点开关无触点开关只能知道对方金属片接近一事。位移传感器和它不同，还能知道与对方的距离。位移测量实际上就是长度和角度的测量.位移是物体上某一点在两不同瞬间的位置变化量，它是一种矢量。速度、加速度、力、压力、力矩、温度、流量、物位等参数，通过适当转换后也与相应的位移有关。位移有线位移和角位移之分.线位移是物体上某一

2、点在两不同瞬间的距离变化量，它是描述物体空间位置变化的物理量。角位移则是在一平面内，两矢量之间夹角的变化量，它是描述物体上某一点转动时位置变化的物理量。位移的概念因为位移是矢量，其大小是某一方向上的大小，所以位移测量时，测量方向应与位移方向重合，这样才能真实地测量出位移量的大小。否则，测量结果仅仅是被测位移量在测量方向上的分量。4.1常用位移传感器4.1.1电感式传感器电感式传感器是把被测量转换为电感量变化的一种器件。按变换方式的不同可分为自感型和互感型。自感型可变磁阻式传感器可变磁阻式传感器由线圈、铁心和衔铁组成。当线圈中通以电流i时，产生磁通Φm。其大

3、小与电流成正比，即:式中N----线圈匝数L----比例系数,称为自感根据磁路欧姆定律如果空气隙δ较小,不考虑磁路的铁损和铁心磁阻时上式表明,当δ,A,μ0发生变化时,都会引起L变化。如果保持其中两个参数不变,仅改变另一个参数,电感量即为该参数的单一函数.传感器灵敏度S只改变δ灵敏度S与气隙长度的平方成反比，δ愈小，灵敏度愈高。由于S不是常数，故会出现非线性误差。为了减小非线性误差，通常规定在较小间隙范围内工作。例如，设间隙变化范围为()，则灵敏度灵敏度S趋于定值,即输出与输入近似地成线性关系..只改变面积A灵敏度S为一常数几种常用可变磁阻式传感器的典型结

4、构可变导磁面积型自感L和A0成线性关系,这种传感器灵敏度较低.差动型衔铁位移时,可以使两个线圈的间隙按变化。一个线圈自感增加,另一个线圈自感减少。将两线圈接于电桥相邻桥臂时,其输出灵敏度可提高一倍,并改善了线性特性。单螺管线圈型当铁心在线圈中运动时,将改变磁阻,使线圈自感发生变化。双螺管线圈差动型在实际工作中常采用两个相同的传感器线圈共用一个衔铁，构成差动式电感传感器，这样可以提高传感器的灵敏度，减少测量误差。这种传感器的线圈接于交流电桥上，构成两个桥臂，线圈电感L1、L2随铁心位移而变化，其输出特性如下图所示。为了判别衔铁位移的方向，测量电路一般采用带相

5、敏整流的交流电桥，如图所示。涡电流式(涡流式)传感器涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的涡流效应。当线圈中有一高频交变电流i通过时,便产生磁通Φ。此交变磁通通过邻近的金属板,金属板上便产生感应电流。这种电流在金属体内是闭合的,称之为”涡电流”。涡电流将产生交变磁通Φ1。根据楞次定律,涡电流的交变磁场与线圈的磁场变化方向相反,Φ1总是抵抗Φ的变化。由于涡流磁场的作用使原线圈的等效阻抗Z发生变化,变化程度与距离δ有关。分析表明,影响高频线圈阻抗Z的因素,除了线圈与金属板间距离δ以外,还有金属板的电阻率ρ,磁导率μ以及线圈励磁圆频率ω等。变化δ,可

6、作为位移,振动测量;变化ρ或μ值,可作为材料鉴别或探伤等。互感型这种传感器是利用了电感原理中的互感现象当线圈W1输入交流电流i1时，线圈W2产生感应电动势e12，其大小与电流i1的变化率成正比，即式中M——比例系数，称为互感，其大小与两线圈相对位置及周围介质的导磁能力等因素有关，它表明两线圈之间的耦合程度。互感型传感器就是利用这一原理，将被测位移量转换成线圈互感的变化。这种传感器实质上就是一个变压器。由于常常采用两个二次绕组组成差动式，故又称为差动变压器式传感器。下图所示为检测汽车发动机吸气管负压的传感器。由于压力膜盒发生位移，用差动变压器取出比例于这个位

7、移的电压。测量这个电压，便求得负压。下图是另一种传感器示例。由于植物生长使挂在线(靠滑轮改变方向)另一端的砝码下降。这个位移量作为差动变压器的输出电压。螺管形差动变压器。线圈中心插入圆柱形铁心P，二次绕组W1及W2反极性串联。当一次绕组W加上交流电压时，二次绕组W1和W2分别产生感应电动势e1与e2，其大小与铁心位置有关。当铁心在中心位置时，e1=e2，输出电压e。=0；铁心向上运动时，e1>e2，向下运动时，e1

8、在铝、铜等非磁性金属表面上，测定氧化铝膜等镀膜的厚度传感器。因为膜