差动变隙式电感传感器(1)教学内容.ppt

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1、差动变隙式电感传感器(1)电感式位移传感器的主要类型：输出功率大、灵敏度高、稳定性好电感式位移传感器的特点：电感式位移传感器的主要类型有：自感式、互感式、涡流式和压磁式等电感式传感器的工作基础：电磁感应即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量4.1.1自感式电感位移传感器1.工作原理与结构自感式位移传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。在缠绕在铁心上的线圈中通以交变电流i，产生磁通Φm,形成磁通回路。1.工作原理与结构磁通与

2、电流之间的关系1.工作原理与结构磁阻Rm在本例中包括三部分，铁芯、衔铁和气隙中的磁阻。1.工作原理与结构通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻1.工作原理与结构1.工作原理与结构当铁芯的结构和材料确定后，自感L是气隙厚度δ和气隙磁通截面积S的函数。因此自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和螺管型。1.工作原理与结构变气隙型自感传感器——如果S保持不变，则L为δ的单值函数，可构成变气隙型自感传感器1.工作原理与结构变面积型自感传感器——如果保持δ不变，使S随位移而变，则可构成变面积型自感传感器；1.工作原理与结构螺线管型自感传感器——

3、如果在线圈中放入圆柱形衔铁，当衔铁上下移动时，自感量将相应变化，就构成了螺线管型自感传感器。输出特性：L与δ之间是非线性关系，特性曲线如下图变气隙式电压传感器的L-δ特性变气隙型自感传感器(略）分析：当衔铁处于初始位置时，初始电感量为当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0－Δδ，则此时输出电感为变气隙型自感传感器当Δδ/δ0<<1时：可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0的表达式，即变气隙型自感传感器对上式作线性处理，即忽略高次项后，可得灵敏度为可见：变间隙式电感传感器的线性度差，示值范围窄（测量范围），自由行程小，但在小

4、位移下灵敏度高，，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。为了减小非线形误差，实际中广泛采用差动变隙式电感传感器差动变隙式电感传感器1-铁芯；2-线圈；3-衔铁当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2灵敏度k为（1）差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式传感器的两倍。因此差动式自感式传感器，提高了精度、灵敏度，明显改善了线性度。差动变隙式电感传感器变面积型电感传感器（略）气隙长度不变，铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面而改变，从而导致线圈的电感量发生变化。灵敏度低，线性较好，量程较大，使用比较广泛。螺管型

5、电感传感器（略）衔铁随被测对象移动，线圈磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈电感量也因此而变化。线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。灵敏度较低，量程大，结构简单易于制作和批量生产，是使用最广泛的一种电感式传感器。（1）损耗问题2.在改善电感位移传感器性能要考虑的因素电感线圈、衔铁系统在高频电流激励下工作必然存在功率损耗。主要损耗有线圈和铁心。（2）气隙边缘效应的影响（3）温度误差（4）差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题课堂练习16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和（）（测一）。16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面

6、积型和（螺管型）。27、改善电感式位移传感器的性能时需要考虑哪些因素？（测一）（1）损耗问题2.在改善电感位移传感器性能要考虑的因素电感线圈、衔铁系统在高频电流激励下工作必然存在功率损耗。主要损耗有线圈和铁心。（2）气隙边缘效应的影响（3）温度误差（4）差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题互感式位移传感器是利用电磁原理，将被测位移量的变化转换为线圈互感系数的变化，这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，故又称变压器式位移传感器。4.1.2互感式位移传感器——差动变压器（二）互感式位移传感器——差动变压器感应电动势：式中M——互感系数

7、（H)——M的大小与两线圈之间相对位置以及周围介质的导磁能力等因素有关。表明：两线圈之间的耦合程度；工作原理线圈1为一次侧线圈，线圈2为二次侧线圈，当一次侧通过交流电流时，在二次侧上将产生感应电动势。当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。互感位移传感器常采用差动形式，即两个二次线圈采用差动接法，故又称为差动变压器式位移传感器。差动变压器式位移传感器差动变压器式位移传感器有变隙式、变面积式和螺管式等。非电量测量中，应用最多的是螺管式差动变压器，它可以测量范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点(e)

8、、(f)变截面式差动变压器(a)、(b)变间隙式差动变压器(c)、(d)螺线管式差动变压器差动变压器式位移传感器之螺管式差动变压器位移传感器E1E2E0——传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。——线圈包括一个初级