位移传感器的原理及应用

衡位置时， 则 E2A E2B
U2E2AE2B0
当活动衔铁偏离平衡位置时，则
U2E2AE2B0
图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线
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力和力矩的测量
1－线圈 2－衔铁 3－弹性元件
优点：承受轴向力时应力分布均匀； 当长径比较小时，受横向偏心的分力的影响较小。
微小位移的测量
1－测端 2－防尘罩 3－轴套 4－圆片簧 5－测杆 6－磁筒 7－磁芯 8－线圈 9－弹簧 10－导线
自感式传感器原理图
R m li/iS i 2/0 S
l i ——各段导磁体的长度； U i——各段导磁体的磁导率； S i ——各段导磁体的截面积； δ ——空气隙的厚度； U0 ——真空磁导率 S ——空气隙截面积
L W 2/ li/iS i 2/0 S
Lf,S
Lf1 变气隙型传感器
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１. 工作原理
１-活动衔铁；２-导磁外壳； ３-骨架；４-匝数为W1初级绕组； ５-匝数为W2a的次级绕组； ６-匝数为W2b的次级绕组
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当初级线圈绕组加上适当频率的电压激
励时，在两个绕组W2A和W2B产生感应电 动势 E 2 A 和 E 2 B ，当活动衔铁处于初始平
4.3 差动变压器
差动变压器是把被测的非电量变化转换 成线圈互感量的变化。这种传感器是根 据变压器的基本原理制成的，并且次级 绕组用差动的形式连接，故称之为差动 变压器式传感器。
变隙式
变面积式
螺线管式
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(a)、(b) 变隙式差动变压器；
(c)、(d) 螺线管式差动变压器；
(e)、(f) 变面积式差动变压器
涡流产生的必 要条件是：
①存在交变磁场； ②导体处于交变磁场中。
涡流式传感器的变换原理： 利用金属导体在交流磁场中的涡流效应。
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高频反射式涡流传感器工作原理
图3.2.11 涡流的发生
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涡流式传感器的应用 涡流式传感器主要用于位移、振动、转速、
距离、厚度等参数的测量。 由于涡流式传感器测量范围大、灵敏度高、
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变隙式差动变压器
当一次侧线圈接入激励电压后，二次侧线圈将产生感应电压输出 互感变化时，输出电压将作相应变化
两个初级绕组的同名端顺向串联， 而两个次级绕组的同名端则反向串联。
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1. 工作原理
当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置， 它与两个铁芯的间隙为δa0 =δb0=δ0 两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。 由于次级绕组反向串联，因此，差动变压器输出电压
1 传感器引线 4 电感线圈 7滚珠导轨 10玛瑙测端
2 铁心套筒 5弹 簧 8测 杆
3 磁芯 6 防转件 9 密封件
电感式位移传感器
电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、 磁体位置来改变电感或互感的电感量或 压磁效应原理制成的。主要用于位移、 压力、力、振动、加速度等参数的测量。
电感式接近开关(非埋入式)
Lf2S 变截面型传感器
线圈中放入圆形衔铁 可变自感 螺管型传感器。
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变面积式自感传感器
传感器气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电 量而变，设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同，则此 变面积自感传感器自感L为
L W2
W20 sKs
l l
l
0s 0rs
灵敏度
k0
dL ds
K
变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下， 输入与输出呈线性关系；因此可望得到较大的线性范围。 但是与变气隙式自感传感器相比，其灵敏度降低。
子有限公司资料）
滑道
11个分选仓位
废料仓
落料振动 台
24 202
粗糙度仪外形
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电感式轮廓仪
旁向式 电感 测微头
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电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
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电感式不圆度测量系统外形
（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）
测量头
旋转盘 28
4.4 涡流传感器
涡流： 成块的金属置于变化的磁场中，或者在固 定磁场中运动时，金属导体内就要产生感 应电流，这种电流的流线在金属内是闭合 的，所以称为涡流。
U 2 e2a e2b 0
当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化， 使δa≠δb 两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压
U 2 e2a e2b 0
电压的大小反映了被测位移的大小，通过用相敏检波等电路处理， 使最终输出电压的极性能反映位移的方向。
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螺线管式差动变压器
结构简单、抗干扰能力强以及可以非接触测 量等优点，广泛用于工业生产和科学研究的 各个领域。
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位移测量
它可以用来测量各种形式的位移量。图3.2.12是位移计 测量示意图。(a)为汽轮机主轴的轴向位移测量示意图； (b)为磨床换向阀、先导阀的位移测量示意图，(c)为金属 试件的热膨胀系数测量示意图。
DC10～30V，三线NPN输出，常开。检测距离： 5mm。安装时接近开关检测面不可以和周围金 属齐平面。
电感式接近开关（埋入式）
DC12～24V，三线NPN输出，常开。检测距 离：4mm。能检测金属物体，特别对铁金属 ，但选择非铁金属时，其检测距离会大大的缩 短。性能稳定，是最常用的检测方法。安装时 接近开关检测面和周围金属齐平面。
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螺线管式自感传感器
1-螺线管线圈Ⅰ； 2-螺线管线圈Ⅱ； 3-骨架； 4-活动铁芯
L0L10L20r2l0W 2 1r1 rrc 2llc
(3.1.21)
L10，L20——分别为线圈Ⅰ、Ⅱ的初始电感值；rc为活动铁 心半径，2lc为活动铁心长度
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自感式位移传感器
电感式滚柱直径分选装置
3.2.8 滚柱直径分选装置
百度文库
1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管
6—电感测微器 7—钨钢测头 10—容器（料斗）
8—限位挡板
9—电磁22 翻板
电感式滚柱直径分选装置（外形）
（参考中原量仪股份有限公司资料） 滑道
轴承滚子外形
分选仓位
23 202
电感式滚柱直 径分选装置外 形（参考无锡市通达滚
大家好
第4章 位移传感器
4.1 位移传感器引入
电梯超载 植物生长过程检测
4.2 电感式传感器
工作原理
线圈自感
W W2 L
I I Rm
Ψ——线圈总磁链,单位：韦伯； I——通过线圈的电流，单位：安培； W——线圈的匝数； Rm——磁路总磁阻，单位：1/亨。
a)气隙型
b)截面型
c)螺管型