精密位移检测系统

目录
任务一 高精度位移传感器的应用
互感式电感传感器多由变压器由初级线圈和两个参数完全相同的次 级线圈w1、w2组成。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
差动变压器式位移传感器的使用具有以下特点 （1）可以在恶劣的环境下工作 （2）由于差动变压器式位移传感器的可动部分铁芯与固定部分线 圈之间本质上是非接触的，理论上传感器的重复误差和回差为零，在实 际使用中这两个误差也很小，这部分误差的控制往往是评价传感器的关 键因素。 （3）差动变压器式位移传感器工作时本质上没有摩擦，平均无故 障的工作时间达到3×106 h以上，较其他传感器高出1~2个数量级。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
（6）差动变压器式位移传感器输出信号大，在国家标准中规定： 交流传感器的灵敏度量程10 mm以下的应为150 mV/mm，10 mm以上的 应为50 mV/mm；直流位移传感器的满量程输出（10 V DC供电），量 程10 mm以下的应大于0.5 V，量程10 mm以上的应大于2 V。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
二、电感式传感器
1.自感型电感传感器
1） 可变磁阻式传感器
2） 涡流式传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1）可变磁阻式传感器 由线圈、铁芯和衔铁组成封闭磁路，在铁芯和衔铁之间有气隙存在。 磁阻为
铁芯和衔铁的气隙长度 ，m； 0 为空气磁导率， 4 10 H/m； A0 为空气气隙导磁
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
（4）差动变压器式位移传感器有很高的分辨力，实际的分辨能力 取决于显示仪表的精度。 （5）差动变压器式位移传感器有很宽的检测范围，正常产品检测 范围为±（2.5~50） mm，国家标准的型谱中规划此类产品的最大检测 范围为±600 mm，但是检测精度随着量程的增大而降低。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1.电容式传感器的分类
1） 变面积型电容传感器
2） 极距变化型电容传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1）变面积型电容传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2）极距变化型电容传感器 如图3-3（a）所示，如平行电容器两个极板间覆盖面积和极间介质 不变，则其电容量C与极距呈现非线性关系。当极距有一微小变化量时， 引起电容的变化量为 式中，A为极板间覆盖面积。 则其灵敏度为
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2.互感型电感传感器 互感型电感传感器的原理是电磁感应中的互感现象，如图3-8所示， 当初级线圈输入交流电时，次级线圈会产生电动势e，其大小与输入电 流的变化率成正比，即 式中，M为互感系数，与两个线圈相对位置及周围介质的导磁能力 等因素有关，表明两个线圈之间的耦合程度。
目录
精密位移检测系统
精度在亚微米级别的检测工业上往往采用比较方法，即首先 使用标准件作为检测基准依据，然后利用高精度微小位移检测其 中的误差级别。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
知识目标
通过熟悉各种高精度位移传感器，了解位移传感器检测的一般原理 和使用条件，掌握各种位移传感器的量程和精度等检测性能。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
技能目标
通过实践操作和训练理解，初步认识电感式位移传感器及其检测适 应性，了解工业中常用的位移检测特点及位移传感器的基本选用原则。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
一、电容式传感器
电容式传感器实质上是利用电容公式进行检测的传感器
C 为电容，C； d 为两个极板之间的距离，m； A 为极板正对面积； 为介电常数，
0 r ，真空介电常数 0 8.85 1012 F / m ， r 为相对介电常数
被检测可通过极板距离、正对面积和介电常数的变化，转换为电容 的变化实现检测。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
电容传感器的结构优点是：由于极板间的静电引力小，活动部分的 可动质量小，所以对输入能量的要求低；由于介质损耗小，传感器本身 发热少，使其能在高频范围内工作，具有较好的动态响应特性。
7
横截面积， m
2
。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
可变磁阻位移传感器的典型结构方案： 可变导磁面积型 差动型位移传感器 单螺线管线圈型位移传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2）涡流式传感器 涡电流式传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效 应。电涡流检测法的最大优点在于实现无接触检测，可对介质的内部进 行探测。这种优点被广泛使用于材料的内部裂纹，涂层厚度等方面的检 测。
精密位移检测系统
随着技术的发展，制造工业的精度已经达到了亚微米级别，很多机 械零件的精度早已超过亚微米而达到几十个纳米，如高精度定位轴承和 光学透镜，电子电路在工业中，超大规模集成电路的制造精度已经达到 几个纳米。
目录
精密位移检测系统
制造精度的提高是现代工业的基础，而在亚微米级别的制造 中，利用高精度微小位移检测。 高精度位移传感器的特点：量程小，精度高，高稳定性。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
（7）差动变压器式位移传感器温度系数较小，因此适用于环境温 度变化的场所；差动变压器式位移传感器的频域输出较宽（小于400 Hz），因此能满足一般的检测及控制系统的需求。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录Baidu Nhomakorabea
实训一 认识电感式高精度位移传感器
实训目标 通过电感式高精度位移传感器和测量台装置共同组成系统，通 过装配调试和检测多个圆柱体直径（精度在1 μm以内），深入了 解电感式高精度位移传感器的传感特性并比较位移检测方法的一 般应用规程。
目录
实训一 认识电感式高精度位移传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2.电容式传感器的特点与用途
（1）小功率、高阻抗
（4）可以进行 非接触检测
（2）小的静电引力和 良好的动态特性
（3）自身发热小
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
电容式传感器的用途 电容式传感器广泛地应用在位移、振动、角度、加速度等机 械量的精密检测，目前检测范围已经扩大到了压力、液面和成分 等方面的检测。