第5章-電感式傳感器

1、第第5章章 電感式傳感器電感式傳感器5.1 概述概述5.2 自感式傳感器自感式傳感器5.3 差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器5.4 電渦流式傳感器電渦流式傳感器5.5 電感式傳感器測(cè)量電路電感式傳感器測(cè)量電路5.6 應(yīng)用應(yīng)用工作原理5.1概述概述電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形電感式不圓度測(cè)量系統(tǒng)外形（參考（參考洛陽匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）洛陽匯智測(cè)控技術(shù)有限公司資料）旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)盤測(cè)量頭測(cè)量頭利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L L的變化，再由測(cè)的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置

2、稱為自感式傳感器，也稱為變這種裝置稱為自感式傳感器，也稱為變磁阻式傳感器。磁阻式傳感器。1.1.工作原理工作原理線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：線圈、鐵芯和銜鐵三部分線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫（鐵鎳）合金制成，在鐵芯和銜或坡莫（鐵鎳）合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為鐵之間有氣隙，氣隙厚度為，傳感器，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。5.2 自感式（變磁阻式）傳感器 氣隙變小，電感變大，電流變小F F自感式傳感器的工作原理演示 式中：式中：N -N -線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) R RM M - -磁路總

3、磁阻磁路總磁阻MRIN（磁路歐姆定律）（磁路歐姆定律）線圈自感為線圈自感為: :MMRNRINININIL2線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵000022211122SSSlSlRM 若若 很小，且不考慮磁路鐵損，則磁路總磁阻為很小，且不考慮磁路鐵損，則磁路總磁阻為: :鐵芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣鐵芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率，因此鐵芯磁的磁導(dǎo)率，因此鐵芯磁阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小則則線圈自感線圈自感L L為為：分類：分類：變氣隙厚度變氣隙厚度0的電感式傳感器；的電感式傳感器；變氣隙面積變氣隙面積S S0 0的電感式傳感器；的電感式傳感器；202SNL MMRNRINININIL20002 .2 .變磁

4、阻式傳感器基本類型變磁阻式傳感器基本類型（1）變氣隙式（閉磁路）自感傳感器）變氣隙式（閉磁路）自感傳感器MRIN l0線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵l0022lSNL設(shè)初始?xì)庀堕L(zhǎng)度為設(shè)初始?xì)庀堕L(zhǎng)度為l0，初始電感量為，初始電感量為L(zhǎng)0，銜鐵位移引起的氣隙變化量為銜鐵位移引起的氣隙變化量為l0，則由，則由電感量表達(dá)式可知電感量表達(dá)式可知L與與l0為為非線性非線性關(guān)系，關(guān)系，特性曲線如圖所示。特性曲線如圖所示。變氣隙式自感式傳感器變氣隙式自感式傳感器L與與l0關(guān)系關(guān)系初始電感量為：初始電感量為：02002SNL 若銜鐵下移若銜鐵下移： = 0+ 2200000002()2SNSNLLLL 自感的相對(duì)變化

5、量為：自感的相對(duì)變化量為： 000011LL則電感減小，變化量為則電感減小，變化量為L(zhǎng)L：一般一般10 ，則上式可由泰勒級(jí)數(shù)展開成級(jí)數(shù)形式為，則上式可由泰勒級(jí)數(shù)展開成級(jí)數(shù)形式為 .13020000LL忽略高次項(xiàng)，可得自感變化與氣隙變化成忽略高次項(xiàng)，可得自感變化與氣隙變化成近似線性關(guān)系近似線性關(guān)系： 00LL 變氣隙式自感傳感器的靈敏度為：變氣隙式自感傳感器的靈敏度為：001LLK靈敏度靈敏度K K隨初始?xì)庀兜脑龃蠖鴾p小。隨初始?xì)庀兜脑龃蠖鴾p小。因此變隙式常用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合，因此變隙式常用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合， 變氣隙型電感傳感器為了減小非線性誤差變氣隙型電感傳感器為了減小非線性誤差, ,

6、 實(shí)際測(cè)量中廣泛實(shí)際測(cè)量中廣泛采用采用差動(dòng)變氣隙式電感傳感器差動(dòng)變氣隙式電感傳感器，采用兩個(gè)電氣參數(shù)和幾何尺寸完，采用兩個(gè)電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同的傳感線圈共用一個(gè)銜鐵來構(gòu)成。全相同的傳感線圈共用一個(gè)銜鐵來構(gòu)成。 sUL1L2RoRooU122131鐵芯；2線圈；3銜鐵附圖附圖 差動(dòng)變氣隙型電感傳感器差動(dòng)變氣隙型電感傳感器變氣隙式電感傳感器位移行程很小，一般變氣隙式電感傳感器位移行程很小，一般 0l l=0.10.2 差動(dòng)式：差動(dòng)式： l=2mm， l=0.20.4mm 較大行程位移測(cè)量，常用的螺管式電感傳感器較大行程位移測(cè)量，常用的螺管式電感傳感器如果采用差動(dòng)變隙型電感傳感器，則靈敏度提高

7、一倍。如果采用差動(dòng)變隙型電感傳感器，則靈敏度提高一倍。 螺管型電感傳感器螺管型電感傳感器（2）螺管式自感（開磁路）傳感器）螺管式自感（開磁路）傳感器傳感器工作時(shí)，銜鐵在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化將引起螺管線圈電感傳感器工作時(shí)，銜鐵在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化將引起螺管線圈電感量的變化。量的變化。對(duì)于長(zhǎng)螺管線圈對(duì)于長(zhǎng)螺管線圈l lrr，當(dāng)銜鐵工作在螺管的中部時(shí)，可以認(rèn)為線圈，當(dāng)銜鐵工作在螺管的中部時(shí)，可以認(rèn)為線圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，線圈電感量?jī)?nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，線圈電感量L L與銜鐵的插入深度大致上成正比。與銜鐵的插入深度大致上成正比。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，靈敏度較低，適用這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容

8、易，靈敏度較低，適用于測(cè)量較大的位移量。于測(cè)量較大的位移量。rx螺管線圈螺管線圈鐵芯鐵芯l012(coscos)2BWIl12, 載流螺線管在軸線上任一點(diǎn)載流螺線管在軸線上任一點(diǎn)P（P點(diǎn)位移為點(diǎn)位移為x）處產(chǎn)生的磁場(chǎng)，根）處產(chǎn)生的磁場(chǎng)，根據(jù)圖和據(jù)圖和畢奧畢奧沙伐爾沙伐爾拉普拉斯定律拉普拉斯定律(簡(jiǎn)稱畢簡(jiǎn)稱畢沙拉拉定律)可得可得式中，式中，l螺管長(zhǎng)；螺管長(zhǎng)；W線圈總匝數(shù)；線圈總匝數(shù)；I線圈電流強(qiáng)度；線圈電流強(qiáng)度；P P點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線與軸線的夾角點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線與軸線的夾角；122cosxxr222cos()lxlxr ；r螺管內(nèi)徑。螺管內(nèi)徑。 假設(shè)假設(shè) , 則可認(rèn)為則可認(rèn)為B值沿徑向均勻分布，且沿

9、軸向值沿徑向均勻分布，且沿軸向B隨隨x變化，這變化，這樣，當(dāng)樣，當(dāng)P點(diǎn)位于軸線上不同位置時(shí)，其點(diǎn)位于軸線上不同位置時(shí)，其B值也不同，為計(jì)算方便，取其值也不同，為計(jì)算方便，取其平均值，即平均值，即rl22001220011coscos()2llCPWIWIBBdxdxrlrllll當(dāng)線圈空心時(shí)，其當(dāng)線圈空心時(shí)，其電感值電感值為為22222002()C PW BrWrWLrlrIIIl當(dāng)當(dāng)rl，上式可近似為，上式可近似為2200WrLl222202()mcFecccWrLrlrl 2222222002()()FecmcccWLLLrrlrrrlrlrlccrl22202()cm cWLr lrll

10、當(dāng)半徑為當(dāng)半徑為rc，磁導(dǎo)率為，磁導(dǎo)率為m的鐵心插入螺管線圈時(shí)，的鐵心插入螺管線圈時(shí)，插入部分的磁阻下降，插入部分的磁阻下降，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B值增大，從而使電感值增加值增大，從而使電感值增加。根據(jù)以上求法可以求得當(dāng)運(yùn)動(dòng)鐵心插入線圈內(nèi)長(zhǎng)度為根據(jù)以上求法可以求得當(dāng)運(yùn)動(dòng)鐵心插入線圈內(nèi)長(zhǎng)度為lc時(shí)，電感值為時(shí)，電感值為此時(shí)，螺管內(nèi)電感總量為此時(shí)，螺管內(nèi)電感總量為當(dāng)當(dāng) , ,，上式可近似為，上式可近似為 當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)和材料確定以后，式中只有當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)和材料確定以后，式中只有l(wèi)c為變量，即為變量，即L=f(lc)，（近似線性關(guān)系）所以當(dāng)鐵心隨外作用產(chǎn)生不同（近似線性關(guān)系）所以當(dāng)鐵心隨外作用產(chǎn)生

11、不同lc時(shí)，就有相應(yīng)的電感時(shí)，就有相應(yīng)的電感值值L。2222002()WrLrlrl因此，線圈空心時(shí)，其電感值為因此，線圈空心時(shí)，其電感值為 由螺管型單極式自感傳感器的工作原理可知，由于由螺管型單極式自感傳感器的工作原理可知，由于線圈線圈電流電流的存在，運(yùn)動(dòng)鐵心受到單向電磁力的作用，而且線圈電的存在，運(yùn)動(dòng)鐵心受到單向電磁力的作用，而且線圈電感量易受電源電壓和頻率及溫度變化等因素的影響，測(cè)量精感量易受電源電壓和頻率及溫度變化等因素的影響，測(cè)量精度較低。因此，為了度較低。因此，為了改善靈敏度及線性度，提高測(cè)量精度改善靈敏度及線性度，提高測(cè)量精度，常采用差動(dòng)技術(shù)以改善其性能，由兩個(gè)單一結(jié)構(gòu)的對(duì)稱組合

12、常采用差動(dòng)技術(shù)以改善其性能，由兩個(gè)單一結(jié)構(gòu)的對(duì)稱組合就構(gòu)成了螺管型差動(dòng)式自感傳感器。就構(gòu)成了螺管型差動(dòng)式自感傳感器。 螺線管差動(dòng)式自感傳感器螺線管差動(dòng)式自感傳感器螺管型差動(dòng)式自感傳感器由于由于組合的兩個(gè)螺線管是對(duì)稱的組合的兩個(gè)螺線管是對(duì)稱的，設(shè)初始時(shí)鐵心位于中央位置，因此設(shè)初始時(shí)鐵心位于中央位置，因此鐵心兩邊的初始電感是相等的，為鐵心兩邊的初始電感是相等的，為222010202()cm cWLLLr lrll當(dāng)鐵心由中間位置當(dāng)鐵心由中間位置向右移動(dòng)向右移動(dòng)l lc c后，將使后，將使右邊電感增加而左邊電感減少右邊電感增加而左邊電感減少，即它們的，即它們的電感值分別為電感值分別為 222012(

13、)cmccWLr lrlll 222022()cmccWLr lrlll 螺管型差動(dòng)式自感傳感器可以推導(dǎo)，每邊的可以推導(dǎo)，每邊的靈敏度靈敏度：因此，要使初始電感因此，要使初始電感L10和和L20 增大，必使增大，必使lc和和rc增增大，但從靈敏度來看，大，但從靈敏度來看，lc的增大又使靈敏度降低，的增大又使靈敏度降低，兩者是矛盾的，綜合考慮通常取兩者是矛盾的，綜合考慮通常取lc=l/2。 222010202()cm cWLLLr lrllK=(L0-L1)/l/cKL l0(5.8)5.3 5.3 互感式互感式( (變壓器式變壓器式) )傳感器傳感器 應(yīng)用最多的是螺線管式互感傳感器應(yīng)用最多的是

14、螺線管式互感傳感器, 它可以測(cè)量它可以測(cè)量1100mm范范圍內(nèi)的機(jī)械位移。圍內(nèi)的機(jī)械位移。 互感式傳感器：互感式傳感器：把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器。該傳感器工作原理很象變壓器的工作原理，次級(jí)繞組傳感器。該傳感器工作原理很象變壓器的工作原理，次級(jí)繞組采用差動(dòng)形式連接采用差動(dòng)形式連接, 故又稱故又稱變壓器式傳感器變壓器式傳感器。 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：1 1 初級(jí)線圈初級(jí)線圈;2.3;2.3次級(jí)線圈次級(jí)線圈;4;4銜鐵銜鐵4123螺管型螺管型 基本元件有銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈框架等。初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，

15、而次級(jí)線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。兩個(gè)次級(jí)繞組反向串聯(lián)，在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和繞組分布電容的理想條件下，螺管型互感式傳感器等效電路如圖所示。根據(jù)互感知識(shí)，輸出電壓：根據(jù)互感知識(shí)，輸出電壓：222abUEE12222,0abMMEEU銜鐵處于中間位置銜鐵處于中間位置銜鐵左移銜鐵左移銜鐵右移銜鐵右移12222,0abMMEEU12222,0abMMEEU即隨著銜鐵即隨著銜鐵偏離中心位置的偏離中心位置的xx變變化，互感式傳感器的化，互感式傳感器的輸出電壓輸出電壓也將也將發(fā)生變化。發(fā)生變化。 理想情況下當(dāng)鐵心位于中心平衡理想情況下當(dāng)鐵心位于中心平衡位置時(shí)，差動(dòng)

16、變壓器輸出電壓應(yīng)為零，位置時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓應(yīng)為零，但實(shí)際上存在有零點(diǎn)殘余電壓但實(shí)際上存在有零點(diǎn)殘余電壓 U U0 0，必須必須設(shè)法減小。設(shè)法減小。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級(jí)繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式分別為根據(jù)電磁感應(yīng)定律，次級(jí)繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式分別為 1111jUIrL當(dāng)次級(jí)開路時(shí)當(dāng)次級(jí)開路時(shí)112IMjEa122IMjEb在兩個(gè)次級(jí)繞組反向串聯(lián)和次級(jí)開路的條件下在兩個(gè)次級(jí)繞組反向串聯(lián)和次級(jí)開路的條件下11121222)(LjrUMMjEEUba12122211()()MMUUrL輸出電壓的有效值輸出電壓的有效值 注意問題：(2)(2)線性度線性度一般差動(dòng)變壓器的線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度

17、的一般差動(dòng)變壓器的線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/101/4。(3)(3)溫度特性溫度特性差動(dòng)變壓器的使用溫度通常為差動(dòng)變壓器的使用溫度通常為8080（1 1）應(yīng)用時(shí)激磁頻率一般在）應(yīng)用時(shí)激磁頻率一般在400Hz400Hz到到5kHz5kHz的范圍內(nèi)選擇的范圍內(nèi)選擇 。 隨著頻率的變化，實(shí)際上不只是靈敏度而且線性度也要受到影響。如果希望有良好的線性度，對(duì)某一激磁頻率，必須相應(yīng)選擇適的鐵芯長(zhǎng)度。v根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，成塊的金屬置于變化的磁場(chǎng)中，或者在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)就要產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的流線在金屬導(dǎo)體內(nèi)是閉合的，所以稱為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。根據(jù)電

18、渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。 5.4 電渦流式傳感器電渦流式傳感器目前生產(chǎn)的變間隙位移傳感器，量程范圍為300800mm。電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理 高頻電流通過勵(lì)高頻電流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁磁線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)場(chǎng)，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使生無數(shù)的電渦流，使鍋底發(fā)熱，燒開鍋鍋底發(fā)熱，燒開鍋 內(nèi)內(nèi) 食食 物。物。電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈v電渦流傳感器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，由傳感器線圈和被測(cè)金屬導(dǎo)體兩部分組成。 高頻電流線圈靠近被測(cè)金屬，線圈上的高頻電流所產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)在金屬表面上產(chǎn)生電渦流。線圈通入交變電流I1，在線圈的周圍產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)H1

19、位于該磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并形成渦流I2渦流I2也產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反H H2 2的作用的作用引起線圈等效阻抗、等效電感和品質(zhì)因素等發(fā)生相應(yīng)的變引起線圈等效阻抗、等效電感和品質(zhì)因素等發(fā)生相應(yīng)的變化?；?。 電渦流傳感器原理圖電渦流傳感器原理圖3.3.1 3.3.1 工作原理工作原理v其中，傳感器線圈受電渦流效應(yīng)時(shí)等效阻抗Z的函數(shù)關(guān)系式為Z=F (,r,f,x)，線圈等效阻抗的變化反映了金屬導(dǎo)體的渦流效應(yīng)。 如果保持上式中其它參數(shù)不變，只改變其中一個(gè)參數(shù)，傳感器線圈阻抗Z就僅僅是這個(gè)參數(shù)的單值函數(shù)。通過與傳感器配用的轉(zhuǎn)換電路測(cè)出阻抗Z的變化量，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該參數(shù)的測(cè)量，

20、從而構(gòu)成測(cè)量該參數(shù)的傳感器。v常用的常用的電渦流測(cè)距傳感器，電渦流測(cè)距傳感器，即是在即是在（金屬電阻率），（金屬電阻率），（金屬磁導(dǎo)率），（金屬磁導(dǎo)率），r（金屬厚度），（金屬厚度），I（勵(lì)磁電流），（勵(lì)磁電流），f（勵(lì)（勵(lì)磁頻率）恒定不變時(shí)，阻抗僅是距離磁頻率）恒定不變時(shí)，阻抗僅是距離x的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。R1、L1為傳感器線圈的電阻和電感；為傳感器線圈的電阻和電感；短路線圈電阻為短路線圈電阻為R2、電感為、電感為L(zhǎng)2；由于傳感器線圈與金屬導(dǎo)體之間存在磁性聯(lián)系，故它們間存在互感由于傳感器線圈與金屬導(dǎo)體之間存在磁性聯(lián)系，故它們間存在互感M，互感隨線圈與金屬導(dǎo)體間距離的減小而增大。互感隨線圈

21、與金屬導(dǎo)體間距離的減小而增大。11傳感器線圈；傳感器線圈；22電渦流短路線電渦流短路線圈圈 電渦流式傳感器等效電路電渦流式傳感器等效電路 簡(jiǎn)化模型及等效電路簡(jiǎn)化模型及等效電路根據(jù)等效電路可列出電路方程組：根據(jù)等效電路可列出電路方程組： 解方程組，可得線圈復(fù)阻抗：解方程組，可得線圈復(fù)阻抗： 線圈的等效電感：線圈的等效電感：22222221)( LRMLLL等),(xffZ111121222210R IjL IjM IUR IjL IjM I因此，電渦流傳感器的工作原理，因此，電渦流傳感器的工作原理，實(shí)際上是由于受到交變磁場(chǎng)實(shí)際上是由于受到交變磁場(chǎng)作用的導(dǎo)體產(chǎn)生的電渦流起到調(diào)整線圈原來阻抗作用的結(jié)

22、果。作用的導(dǎo)體產(chǎn)生的電渦流起到調(diào)整線圈原來阻抗作用的結(jié)果。為同時(shí)研究阻抗實(shí)、虛兩部分，常用品質(zhì)因數(shù)為同時(shí)研究阻抗實(shí)、虛兩部分，常用品質(zhì)因數(shù)Q來表示。來表示。222211212eqeq222222221()()UMMZRRjLLRj LRLRLI110LjRZ222222221RLRMRReq222222221LLRMLLeq可見：因渦流效應(yīng)，等效阻抗Z的實(shí)部增大，虛部減少，即等效的品質(zhì)因素Q減小。說明電渦流將消耗電能，在導(dǎo)體上產(chǎn)生熱量。品質(zhì)因素：線圈質(zhì)量參數(shù)Q=L/R，Q越大線圈損耗越小，反之損耗越大2222222122222221.)()(LLRMLjRLRMRIUZ111 5.5 電感式傳

23、感器的測(cè)量電路電感式傳感器的測(cè)量電路 電感式傳感器實(shí)現(xiàn)了把被測(cè)量的變化為電感量的變化。電感式傳感器實(shí)現(xiàn)了把被測(cè)量的變化為電感量的變化。為了測(cè)出電感量的變化，就要用轉(zhuǎn)換電路把電感量的變化轉(zhuǎn)為了測(cè)出電感量的變化，就要用轉(zhuǎn)換電路把電感量的變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化。換成電壓（或電流）的變化。1.電感式傳感器的測(cè)量電路（1）脈沖調(diào)寬式測(cè)量電路（參見第4章電容式傳感器）（2）交流電橋電路）交流電橋電路2.差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路 （3）精密）精密2極管檢波電路極管檢波電路3.電渦流式傳感器的測(cè)量電路 （4）調(diào)頻式（參見第4章電容式傳感器） （5）調(diào)幅式）調(diào)幅式圖中圖中B B點(diǎn)的電壓為點(diǎn)的電壓為：

24、2BEU 212AZUEZZ圖中圖中A A點(diǎn)的電壓為點(diǎn)的電壓為：輸出電壓：輸出電壓：201212ABZUUUEZZ討論：討論：（1 1）當(dāng)鐵芯處于中間位置時(shí)，）當(dāng)鐵芯處于中間位置時(shí)，Z Z1 1=Z=Z2 2=Z=Z，這時(shí)，這時(shí)U U0 0=0,=0,電橋平衡；電橋平衡；（2 2）當(dāng)鐵芯向下移動(dòng)時(shí)，下面線圈的阻抗增加，）當(dāng)鐵芯向下移動(dòng)時(shí)，下面線圈的阻抗增加，Z Z2 2=Z+Z=Z+Z，上面線圈的阻，上面線圈的阻抗減小，抗減小，Z Z1 1=Z-Z=Z-Z得：得：12222SOSRjLZZZEUEEZZRj L （2）交流電橋電路）交流電橋電路（3 3）當(dāng)鐵芯向上移動(dòng)同樣大小的距離時(shí)，）當(dāng)鐵芯

25、向上移動(dòng)同樣大小的距離時(shí)，Z Z2 2=Z-Z, Z=Z-Z, Z1 1=Z+Z=Z+Z，得：，得： 01222ZZEZUEZZ 幅值為：幅值為：222222222SOSSLRLUEERLRL 輸出電壓幅值為輸出電壓幅值為:ELRLUsO222（2 2）、（）、（3 3）兩種情況的輸出電壓大小相等，方向相反，由于）兩種情況的輸出電壓大小相等，方向相反，由于E E是交流電是交流電壓，難以區(qū)分，所以輸出電壓壓，難以區(qū)分，所以輸出電壓U U0 0在輸入到指示器前必須先進(jìn)行整流、濾在輸入到指示器前必須先進(jìn)行整流、濾波。波。 當(dāng)當(dāng)L Rs時(shí)，時(shí)，U0= 浮 子鐵 芯液 罐 銜鐵中間位置銜鐵中間位置21L

26、L HGUU 銜鐵上移銜鐵上移L1增大，自感電動(dòng)勢(shì)增加；增大，自感電動(dòng)勢(shì)增加；L2減小，自感電動(dòng)勢(shì)減少。減小，自感電動(dòng)勢(shì)減少。 正半周正半周E點(diǎn)電勢(shì)高，點(diǎn)電勢(shì)高，F(xiàn)點(diǎn)低點(diǎn)低通路通路EJGF，UG降低降低通路通路EKHF，UH升高升高HGUU 負(fù)半周負(fù)半周F點(diǎn)電勢(shì)高，點(diǎn)電勢(shì)高，E點(diǎn)低點(diǎn)低通路通路EJHF，UG降低降低通路通路EKGF，UH升高升高HGUU 結(jié)論：無論是正半周還是負(fù)半周，結(jié)論：無論是正半周還是負(fù)半周，銜鐵上移時(shí)銜鐵上移時(shí)UGUH。銜鐵下移時(shí)，銜鐵下移時(shí)，UGUH;銜鐵上移時(shí)，銜鐵上移時(shí)，UGUH。通過相敏檢波電路輸出電壓的通過相敏檢波電路輸出電壓的正負(fù)可判斷銜鐵位移的方向。正負(fù)可判斷銜鐵位移的方向。相敏檢波電路輸出電壓的大小和正負(fù)判斷銜鐵位移的大小和方向。相敏檢波電路輸出電壓的大小和正負(fù)判斷銜鐵位移的大小和方向。 （3）精密）精密2極管檢波電路極管檢波電路v課本107頁 圖5.19由精密整流電路，濾波器和加法器組成。當(dāng)當(dāng)vi 0時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓Vo為負(fù)，二極管為負(fù)，二極管D2截止，截止，D1導(dǎo)通，輸出電壓導(dǎo)通，輸