传感器设计实例

本课题主要研究磁轴承的稳定悬浮 在许多电机的应用中使用霍尔传感器，但是在本 实验中，由于需要在电机不通电的情况下测量 位移，所以不能应用霍尔传感器。 本课题选用了电涡流式传感器，测量精度高，可 以检测出电机内部的微小位移变化。

本课题位移传感器结构
电涡流位移传感器原理
根据法拉第电磁感应原理，块状金属 导体置于变化的磁场中或在磁场中作切 割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋 状的感应电流，此电流叫电涡流，以上 现象称为电涡流效应
工作过程
当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发生变化， Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过 检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化，最终完成 机械位移(间隙)转换成电压(电流)

本课题选用的是HZ891XL电涡流位移传感器 其输入输出遵循线性变化 变化率为8v/mm
位移传感器举例

1.电位器式位移传感器
物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值 的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减 小则表明了位移的方向

电涡流式位移传感器
由于受到交变磁场影响 的导体中产生的电涡流 起到调节线圈原来阻抗 的作用

霍尔式位移传感器
霍尔电压随磁场强度的变化而变化， 磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低
性Hale Waihona Puke Baidu改善方法


由于本课题测量的转轴是四自由度的，所以在测量径 向时需要使用四个电涡流传感器，轴的径向振动测量 时探头的安装位置应该尽量靠近轴承，否则由于轴的 挠度，得到的值会有偏差 。 探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面（正对 探头中心线的两边1.5倍探头直径宽度的轴的整个圆周 面，如图）应无裂痕或其它任何不连续的表面现象 （如键槽、凸凹不平、油孔等），且在这个范围内不 能有喷镀金属或电镀，其表面的粗糟度应在0.4 um至 0.8um之间
注意事项


不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附 加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不 应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷 电涡流效应主要集中在被测体表面，如果由于 加工过程中形成残磁效应，以及淬火不均匀、 硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均 匀等都会影响传感器特性
位移传感器设计
---------丁书玲 ---------S1407074
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目录
位移传感 器原理 传感器结 构的选择 输入与输 出关系 性能改善 方法 注意事项
位移传感器原理

移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属 感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测 物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测 量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按 被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为 模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型 和结构型两种。
电涡流位移传感器输入输出特性曲线
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头 线圈在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当 被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生 感应电流,与此同时该电涡流场也产生一个方向 与头部线圈方向相反的交变磁场,由于其反作用， 使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变线 圈的有效阻抗，这一变化与金属体磁导率、电 导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率 以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有 关.