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電感式傳感器
閱讀�15475時間�2010-11-13 17:41:47

  電感傳感�是一種利用線圈自感或互感的變化來實現(xiàn)測量的一種傳感器裝置,常用來測量位移、振�、力、應(yīng)變、流�、加速度等物理量。電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理來�(jìn)行測量的�

分類

  自感型——變磁阻式傳感器

  互感型——差動變壓器式傳感器

  渦流式傳感器——自感型和互感型都有

  高頻反射式——自感型

  低頻透射式——互感型

�(yōu)缺點

  靈敏度高,分辨力�,位移:0.1mm �

  精度�,線性特性好,非線性誤差:0.05[%]~0.1 [%] �

  性能�(wěn)�,重�(fù)性好 �

  �(jié)�(gòu)簡單可靠、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力�(qiáng)、對工作�(huán)境要求不高、壽命長

  能實�(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制��

  缺點:存在交流零位信號,不適于高頻動�(tài)信號測量�

�(yīng)�

  電感式傳感器具有�(jié)�(gòu)簡單、動�(tài)響應(yīng)快、易實現(xiàn)非接觸測量等突出的優(yōu)�,特別適合用于酸類,堿類,氯化物,有�(jī)溶劑,液�(tài)CO2,氨水,PVC粉料,灰料,油水界面等液位測�,目前在冶金、石�、化�、煤�、水�、糧食等行業(yè)中應(yīng)用廣��

工作原理

     電感式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)。它是把被測量如位移等,�(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝�。按照轉(zhuǎn)換方式的不同,可分為自感式(包括可變磁阻式與渦流式)和互感式(差動變壓器式)兩種�
     變磁阻式傳感�
     �(dāng)一個線圈中電流i變化時,該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化,因而在線圈本身�(chǎn)生感�(yīng)電勢e,這種�(xiàn)象稱之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢稱為自感電勢�
     變磁阻式傳感器的�(jié)�(gòu)如圖1所示。它由線�、鐵芯和銜鐵三部分組�。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成,在鐵芯和銜鐵之間有氣隙,氣隙厚度為δ,傳感器的運動部分與銜鐵相�。當(dāng)銜鐵移動�,氣隙厚度δ發(fā)生改�,引起磁路中磁阻變化,從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變�,因此只要能測出這種電感量的變化,就能確定銜鐵位移量的大小和方向�
     特點:變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度,這樣對待測信號的放大倍數(shù)要求�。但是受氣隙δ寬度的影�,該類傳感器的測量范圍很��
     可變磁阻式傳感器自感
     自感L與氣隙δ成反比,而與氣隙�(dǎo)磁截面積S0成正��
     靈敏度S與氣隙長度δ的平方成反�,δ愈�,靈敏度S愈高。為了減小非線性誤差,在實際應(yīng)用中,一般取。這種傳感器適用于較小位移的測�,一般約�0.001�1 mm�
     差動變壓器式傳感�
     互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感�(xiàn)�,將被測位移量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變�。由于常采用兩個次級線圈組成差動式,故又稱差動變壓器式傳感��
     差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量,如用交流電壓表指示,則輸出值只能反�(yīng)鐵芯位移的大�,而不能反�(yīng)移動的極�;同�,交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓,使活動銜鐵位于中間位置�,輸出也不為�。因�,差動變壓器式傳感器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵芯位移極�,又能補(bǔ)償零點殘余電壓的差動直流輸出電路�
     把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成�,并且次級繞組用差動形式連接,故稱差動變壓器式傳感器�
     差動變壓器結(jié)�(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管式�。變隙式傳感器的�(jié)�(gòu)原理如圖2所示�
     圖中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b,分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感�
     電渦流式傳感�
     金屬�(dǎo)體置于變化著的磁場中,導(dǎo)體內(nèi)就會�(chǎn)生感�(yīng)電流,這種電流像水中旋渦一�
     在導(dǎo)體轉(zhuǎn)�,這種�(xiàn)象稱為渦流效�(yīng)。電渦流式傳感器�(jié)�(gòu)示意圖如�3所�� 根據(jù)法拉第定�,當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流I1�,線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場H1,使置于此磁場中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2,I2又產(chǎn)生新的交變磁場H2�

�(yīng)�

     傳感器作為采集和獲取信息的工�,對系統(tǒng)的自動化檢測和質(zhì)量監(jiān)測起著重要作用。電感式傳感器是一種互感式電感傳感�,它可將微小的機(jī)械量,如位移、振�、壓力造成的長�、內(nèi)�、外�、不平行�、不垂直度、偏�、橢圓度等非電量物理量的幾何變化�(zhuǎn)換為電信號的微小變化,轉(zhuǎn)化為電參�(shù)�(jìn)行測�,是一種靈敏度較高的傳感器,具有結(jié)�(gòu)簡單可靠、輸出功率大、抗阻抗能力�(qiáng)、對工作�(huán)境要求不�、穩(wěn)定性好等一系列�(yōu)�,因而被廣泛�(yīng)用于各種工程物理量檢測與自動控制系統(tǒng)中[2]  �
     比如:用電感式位移傳感器提高軸承制造的精度;用電感測微儀測量微小精密尺寸的變�;實�(xiàn)液壓閥開口位置的精準(zhǔn)測量;用于設(shè)計智能紡織品的柔性傳感器;用電感傳感器原理的孔徑錐度誤差測量儀;用電感傳感器檢測潤滑油中磨粒;用電感傳感器�(jiān)測吊具導(dǎo)向輪等等�
     電感傳感器還可用作磁敏速度開關(guān)、齒輪齡條測速等,該類傳感器廣泛�(yīng)用于紡織、化纖、機(jī)�、機(jī)械、冶�、機(jī)車汽車等行業(yè)的鏈輪齒速度檢測,鏈 輸送帶的速度和距離檢�,齒輪齡計數(shù)�(zhuǎn)速表及汽車防�(hù)系統(tǒng)的控制等。另外該類傳感器還可用在給料管系�(tǒng)中小物體檢測、物體噴出控�、斷線監(jiān)�、小零件區(qū) �、厚度檢測和位置控制等�
     電感式位移傳感器利用�(dǎo)線制成特定的線圈繞組,根�(jù)其位移量的變化而使繞組線圈的白感量或是互感量發(fā)生變化來�(jìn)行位移測量,因此根據(jù)其轉(zhuǎn)換原理電感式位移傳感器可分為自感型和互感型兩大類�
     電感式位移傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝�,在�(xiàn)代工�(yè)生產(chǎn)科科�(xué)技�(shù)�,尤其是在白動控制系�(tǒng)、機(jī)械加工與測量行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛�

選購

     (1) 方案選擇
     在選擇方案之前應(yīng)首先弄清給定的技�(shù)指標(biāo),如示值范圍、示值誤�、分辨力、重�(fù)性誤�、時�、溫�、使用環(huán)境等�
     (2) 鐵心材料的選�
     鐵心材料選擇的主要依�(jù)是要具有較高的導(dǎo)磁系�(shù),較高的飽和磁感�(yīng)�(qiáng)度和較小的磁滯損耗,剩磁 和矯頑磁� 都要�。另外,還要求電阻率�,居里點溫度�,磁性能�(wěn)�,便于加工等。常用導(dǎo)磁材料有鐵氧體、鐵鎳合�、硅鋼片和純��
     (3)電源頻率的選�
     提高電源頻率有下列優(yōu)點:能提高線圈的品質(zhì)因數(shù);靈敏度有一定的提高;適�(dāng)提高頻率還有利于放大器的�(shè)�。但是,過高的電源頻率也會帶來缺�,如鐵心渦流損耗增�;導(dǎo)線的集膚效應(yīng)等會使靈敏度減低;增加寄生電容(包括線圈匝間電容)以及外界干擾的影響�

要求

     1、檢測距離的衰減�。滑翹為鐵質(zhì),適合電感式傳感器檢�;而滑翹被測部分的尺寸略小于標(biāo)�(zhǔn)檢測物尺寸(�(biāo)�(zhǔn)被測物尺寸為3倍額定檢測距離,此應(yīng)用中,標(biāo)�(zhǔn)尺寸�(yīng)�120*120mm),這樣的話就會有一定的衰減�
     2、現(xiàn)場抗干擾能力。這個是不容忽視的問�,普通電感式傳感器容易被電機(jī)或變頻器干擾,很多技�(shù)人員只對在此附近的應(yīng)用選擇相�(yīng)�(qiáng)抗電磁干擾的傳感�。但在汽車制造車�,廠房大,現(xiàn)場技�(shù)人員�(xí)慣使用對講機(jī)溝�,尤其是邊走邊用對講�(jī)對話時,會不�(jīng)意的靠近傳感�,導(dǎo)致短暫失��
     3、安裝方�。隨著電感式傳感器的普及,傳感器不僅僅在電氣性能方面有所提升,其�(jī)械方面的�(shè)計也越來越人性化。要在的實現(xiàn)人性化安裝。減少了多種近似�(chǎn)品的備貨和減少了安裝、維�(hù)的時��
     4、穩(wěn)定運行的保障。在車廠的使用中,要杜絕任何油污、塵污的侵蝕。另�,滑翹經(jīng)過軌道時,震動是長期存在的,�(yōu)異的抗震動性同樣是有著非常重要的作��

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