项目三：位移检测.ppt

项目三:位移检测
[学****目标]
1、了解位移检测传感器的种类
2、了解电感传感器的工作原理
3、了解电涡流传感器的工作原理
任务1:轴承滚柱的直径检测
[任务背景]
滚柱轴承主要用于大中型电动机、机车车辆、机床主轴、发电机、燃气涡轮机、减速箱以及动输机械等。
[相关知识]
电感式传感器具有结构简单、工作可靠、灵敏度高、测量精度高、输出功率大、可实现远距离传输、记录、显示和控制等优点,在工业自动控制中得到了广泛应用和推广,但不适合于快速动态测量。
一、电感式传感器
电感式传感器是利用位移的变化引起线圈自感或互感系数的变化,导致线圈电感量改变来实现测量的。
分类:
电感式传感器
自感型
互感型
变面积型电传感器
螺线管型电传感器
变间隙型电传感器
电感型传感器的优点与缺点
优点: 1、结构简单,可靠,测量力小;
2、分辨率高,
3、零点稳定,
4、测量精度高,%
5、输出功率较大,即使不用放大器,一般也有(~5)V/mm的输出值
缺点:传感器本身频率响应较低,所以它不能用于快速动态信号的测量,而且传感器的分辨率与测量范围有关,测量范围大,分辨率愈低
1、自感式电感传感器
自感式电感传感器有变间隙型、变面积型和螺管型三种。
(1) 变间隙型电感传感器
它的结构示意图如右图所示。工作时衔铁与被测物体连接,被测物体的位移将引起空气隙的变化,导致了线圈电感量的变化。线圈的电感可用下式表示:
线圈的电感值可近似地表示为

 因此,其灵敏度随气隙的增大而减小。
忽略磁路铁损,则磁路总磁阻为
因此:
因为气隙的磁阻比铁心的磁阻大得多,铁心磁阻可忽略不计,所以
铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面改变,导致线圈的电感量发生变化,这种形式称之为变面积型电感传感器,。L与δ是非线性的,但与A成正比,。
可变导磁面积型
(2)、变面积型电感传感器
下图为其结构原理图,衔铁随被测物移动,引起磁阻发生变化,导致电感量改变。
线圈电感量与衔铁进入线圈的长度可表示为
(3) 螺管型电感式传感器
通过以上分析可得结论:
I.  变间隙型灵敏度较高,但非线性误差较大; II.  变面积型灵敏度较小,但线性较好,量程较大;III. 螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单。
用两个相同的传感线圈共用一个衔铁,构成差动式电感传感器,这样可以提高传感器的灵敏度,减小测量误差。下图是变间隙型、变面积型及螺管型三种类型的差动结构。
2、差动式电感传感器