电感式传感器变换原理自感式传感器工作原理和基本特性
测试技术第5讲--电感式传感器
meyyq@
电感式传感器
螺旋管式自感传感器
双螺管线圈差动型,较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性, 被用于电感测微计,其测量范围为0—300mm,最小分辨力为 0.5mm。这种传感器的线圈接于电桥,构成两个桥臀、线圈电感 LI、L2随铁芯位移而变化。
对 有 长 差 式 线 , 沿 向 磁 强 H为 于 限 度 动 的 圈 其 轴 的 场 度 : 线 长 l: 圈 度 IW l − 2x l + 2x 2x H= − + 2 2 2 2 2 2 2l 4r + (l − 2x) r +x 4r + (l + 2x) R: 圈 平 直 线 的 均 径 I: 圈 平 电 线 的 均 流 N: 圈 数 线 匝 线 的 向 场 布 不 匀 , 确 理 上 感 推 很困 。 圈 轴 磁 分 是 均 的 精 的 论 电 值 导 难 本 程 作 细 析 课 不 详 分
meyyq@
电感式传感器
变面积式自感传感器
仅改变气隙截面积的自感传感器称为变截面积式自感 传感器。在忽略气隙边缘效应的条件下,电感的变化 由下式计算:
W2µ0 (S + ∆S) W2µ0S W2µ0∆S W2µ0S ∆S ∆S ∆L = L - L0 ≅ − = = ≅ L0 2x 2x 2x 2x S S
U0 =
2
Z
=
2 R0 + jwL0
≈
2
L0
=
2 δ0
(a)交流电桥测量电路 (b)变压器式电桥 图4- 7 自感式传感器测量电路
meyyq@
电感式传感器
自感传感器的测量电路
(2)变压器式交流电桥自感式 ) 传感器测量电路 传感器测量电路 变压器式交流电桥测量电路如图 (b)所示 当负截阻抗为无穷大 )所示, 桥路输出电压: 时, 桥路输出电压: 当传感器的衔铁处于中间位置, 当传感器的衔铁处于中间位置 电桥平衡。 有Uo=0, 电桥平衡。 当传感器衔铁上移时, 当传感器衔铁上移时 即 Z1=Z+∆Z, Z2=Z-∆Z, , 当传感器衔铁下移时, 当传感器衔铁下移时 则Z1=Z∆Z, Z2=Z+∆Z, 从上面两式可知, 从上面两式可知 衔铁上下移动 相同距离时, 相同距离时 输出电压的大小相 但方向相反, 由于是交流电压, 等, 但方向相反 由于是交流电压 输出指示无法判断位移方向, 必 输出指示无法判断位移方向 须配合相敏检波电路来解决。 须配合相敏检波电路来解决。
传感器检测实验报告
一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。
2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。
3. 通过实验,验证传感器检测的准确性和可靠性。
4. 培养动手能力和分析问题的能力。
二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。
本实验主要涉及以下几种传感器:1. 电阻应变式传感器:利用应变片将应变转换为电阻变化,从而测量应变。
2. 电感式传感器:利用线圈的自感或互感变化,将物理量转换为电感变化,从而测量物理量。
3. 电容传感器:利用电容的变化,将物理量转换为电容变化,从而测量物理量。
4. 压电式传感器:利用压电效应,将物理量转换为电荷变化,从而测量物理量。
三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。
(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。
(3)观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。
(4)分析应变值和电压值之间的关系,验证电阻应变式传感器的检测原理。
2. 电感式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。
(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。
(3)观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。
(4)分析电感值和电压值之间的关系,验证电感式传感器的检测原理。
3. 电容传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。
(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。
(3)观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。
(4)分析电容值和电压值之间的关系,验证电容传感器检测原理。
4. 压电式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。
(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。
什么是电感式传感器?电感式传感器的工作原理介绍
什么是电感式传感器?电感式传感器的工作原理介绍电感式传感器的工作原理电感式传感器的工作原理是电磁感应。
它是把被测量如位移等,转换为电感量变化的一种装置。
按照转换方式的不同,可分为自感式(包括可变磁阻式与涡流式)和互感式(差动变压器式)两种:1、变磁阻式传感器当一个线圈中电流i变化时,该电流产生的磁通Φ也随之变化,因而在线圈本身产生感应电势e,这种现象称之为自感。
产生的感应电势称为自感电势。
变磁阻式传感器的结构如图1所示。
它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成,在铁芯和衔铁之间有气隙,气隙厚度为δ,传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时,气隙厚度δ发生改变,引起磁路中磁阻变化,从而导致电感线圈的电感值变化,因此只要能测出这种电感量的变化,就能确定衔铁位移量的大小和方向。
特点:变磁阻式传感器具有很高的灵敏度,这样对待测信号的放大倍数要求低。
但是受气隙δ宽度的影响,该类传感器的测量范围很小。
2、差动变压器式传感器互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象,将被测位移量转换成线圈互感的变化。
由于常采用两个次级线圈组成差动式,故又称差动变压器式传感器。
差动变压器式传感器输出的电压是交流量,如用交流电压表指示,则输出值只能反应铁芯位移的大小,而不能反应移动的极性;同时,交流电压输出存在一定的零点残余电压,使活动衔铁位于中间位置时,输出也不为零。
因此,差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性,又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。
把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。
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形式连接,故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多,有变隙式、变面积式和螺线管式等。
电感式传感器原理
电感式传感器原理
电感式传感器是一种利用电感效应进行测量和检测的传感器。
其基本原理是根据电感的特性来实现信号的转换和传输。
电感式传感器的工作原理是通过改变线圈中的电感值来感应外部的物理量。
当外部物理量发生变化时,线圈中的电感值也会相应地发生变化。
通过测量线圈的电感值的变化,可以得知外部物理量的变化情况。
电感是指导线圈中产生的自感应电动势。
当线圈中的电流发生变化时,会产生与电流变化方向相反的电动势。
这种电动势会产生磁场并储存能量。
当外部物理量改变线圈中的磁场时,会影响线圈中的电感值。
测量电感值的常用方法是利用谐振电路。
当外部物理量引起电感值变化时,会影响谐振电路的谐振频率。
通过测量谐振频率的变化,可以得到外部物理量的变化信息。
电感式传感器广泛应用于各种测量和控制领域。
例如,在温度传感中,可以利用电感式传感器测量温度变化引起的电感值变化;在位移传感中,可以利用电感式传感器测量物体位置的改变;在压力传感中,可以利用电感式传感器测量压力变化引起的电感值变化等。
总之,电感式传感器是一种利用电感效应进行测量和检测的传感器,通过测量线圈的电感值的变化来获取外部物理量的变化
信息。
由于其简单、可靠和精度高的特点,电感式传感器被广泛应用于各种工程领域。
电感式传感器变换原理自感式传感器工作原理和基本特性
线圈自感
W W 2 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
自感式传感器原理图
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Rm li /i Si 2 / 0S
0
2
0
3
得
L
L1
L2
2L0
0
1
0
2
0
4
对上式进行线性处理,即忽略高次项(3次及
以上项)得 灵敏度k0为
L
2
L0
0
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差动变隙式电感传感器
1-铁芯; 2-线圈; 3-衔铁
当衔铁向上移动时,两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2
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L1
L0
0
1
0
0
2
当衔铁下移Δδ时
L2
L0
0
1
0
工作原理
一、 霍尔效应及霍尔元件
UH b
e EH
二、 霍尔元件基本结构
三、 霍尔元件基本特性
四、 霍尔传感器的应用
2. 霍尔式转速传感器
线圈中放入圆形衔铁,衔铁上下移动,可变自感 , 螺管型传感器
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第2章位移检测传感器之电感式
根据鼓励频率不同分为
高频反射式涡流传感器 — 自感型 低频透射式涡流传感器 — 互感型
(三)涡流式位移传感器
➢ 涡流旳大小与金属体旳电阻率ρ、磁导率μ、 厚度t以及线圈与金属体旳距离x、线圈旳鼓励 电流强度i,角频率ω等有关。假如固定其中某 些参数,就能由电涡流旳大小测量出另外某些 参数。
➢ 涡流位移传感器在金属体上产生旳涡流,其渗 透深度与传感器线圈旳鼓励电流旳频率有关, 所以涡流位移传感器主要分为高频反射和低频 透射两类,前者应用较广泛。
L
L0
L
N 20S0 2(0
)
L0
1
0
变气隙型自感传感器
当Δδ/δ0<<1时:
L
L0
L
L0 1
0
0
2
0
3
可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0旳体现式,即
L
L0
0
1
0
0
2
L L0
0
1
0
0
2
对上式作线性处理,即忽视高次项后,可得
差动变压器式位移传感器
互感位移传感器常采用差动形式,即两个二次 线圈采用差动接法,故又称为差动变压器式位 移传感器。
➢差动变压器式位移传感器有变隙式、变面积式和 螺管式等。
非电量测量中,应用最多旳是螺管式差动变压器, 它能够测量范围内旳机械位移,并具有测量精度高、 敏捷度高、构造简朴、性能可靠等优点
1. 工作原理与构造
一般气隙旳磁阻远不小于铁芯和衔铁旳磁阻 2 l 0S0 S
则Rm
2 0 s0
L N 2 N 20s0
Rm
2
1. 工作原理与构造
L N 2 N 20s0
3.1.2.3传感器
第三章电感式传感器及应用§3-1 自感式1.说明单线圈和差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
2.为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传该器有更大的测位移范围?3.根据单线圈和差动螺线管式电感传该器的基本特性,说明它们的性能指标有何异同。
4.电感式传该器测量电路的主要任务是什么?变压式电桥和带相敏整流的交流电桥,谁能更好的完成这一任务?为什么?5.说明电动测微仪和电感式压力传该器的基本组成和工作原理。
作业题1. 利用原理,将非电量的变化转换成线圈(或)变化的装置,叫电感式传该器。
该传该器可分为和两大类。
(电磁感应;电感;互感;自感式;互感式)2. 自感式有式和式。
以上每种形式又可再分为式与式两种结构。
(闭路变隙;开路螺线管;单线圈;差动)3. 闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。
而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。
(铁磁性壳体;线圈;活动铁心)4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知,其与、相矛盾。
为解决这一矛盾,通常采用或电感传该器。
(测量范围;灵敏度;线性度;差动变隙式;螺线管式)5.写下面的比较表:比较项目闭磁路变隙式电感传该器开磁路螺线管式电感传该器灵敏度高低测量范围较小较大测量误差3%左右±5%左右制造装配困难方便,批量生产互换性强应用逐渐减小越来越多6. 在工程技术中,电感式传该器经常用来测量、、、、、、、及等非电量。
(位移;尺寸;振动;力;压力;转矩;应力;流量;比重)7. 电动测微仪是用于测量变化的仪器,其主要优点为、、以及等等。
(微小位移;重复性好;精度高;灵敏度高;输出信号便于处理)8. 电动测微仪的测量电路有电桥、电桥和电桥等,而应用最多的为的交流电桥。
(紧耦合电感;变压器式交流;带相敏整流;带相敏整流)9.当电动测微仪采用变压器式交流电桥时,不论衔铁向哪个方向移动,电桥输出电压总是。
因此,不论采用,还是都无法判别该输出电压的,即无法判别衔铁。
传感器基本工作原理
传感器基本工作原理
传感器是利用物质的特性或状态变化来获取信息的器件或装置,是一种能够感受规定的被测量,并且能够将感受到的被测量转换成可用信号输出的装置。
传感器是现代电子技术、自动控制技术、信息处理技术、测量技术和计算机技术等多种技术交叉渗透的产物,它在工业生产、交通运输、国防建设和人民生活等方面都有广泛的应用。
传感器种类繁多,按其工作原理可分为:电阻式传感器、电感式传感器和光敏电阻型传感器。
其工作原理如下:
(1)电阻式传感器
电阻式传感器是利用弹性元件(如各种弹性梁、弹簧等)与被测物体产生位移,使其所在平面与弹性元件轴线间产生一定角度(如0°~90°)的位移,使弹性元件发生变形,在其两端产生
电压。
这种位移与电压之间的关系称为电阻原理,简称电阻定律。
这种原理制成的传感器主要有如下几种:
(1)应变式
应变式传感器是根据晶体材料在外力作用下发生变形,而引起晶体材料内部结构发生变化而使其性能发生变化这一原理制成的。
—— 1 —1 —。
电感式传感器基本原理
电感式传感器的基本原理概述电感式传感器是一种利用电感效应来测量物理量的传感器。
其基本原理是通过测量被测量物理量对传感器线圈电感值的影响来实现。
电感效应电感是指导体中由于电流变化而产生的自感作用,它体现了导体对于改变电流的抵抗。
当导体中通有交变电流时,导体周围会形成一个磁场,这个磁场与导体内部的电流是相互关联的。
磁场的变化会引起导体中的感应电动势,从而阻碍电流的改变。
传感器线圈电感式传感器中的核心是一个线圈,通常由细导线缠绕而成。
线圈的长度、截面积和匝数会影响线圈的电感值。
当线圈中通有电流时,产生的磁场会通过周围的空间传播。
物理量的测量电感式传感器通过测量被测量物理量对传感器线圈电感值的影响来实现物理量的测量。
不同的物理量会对线圈的电感值产生不同的影响。
通常情况下,传感器线圈会与被测量物理量有一定的关系,例如变压器中的一绕线圈,电流的改变会引起其二次绕组中的感应电动势、变阻器的电阻值受温度的影响,导致线圈的电感值改变。
原理示意图工作过程以下是电感式传感器的基本工作过程:1.传感器线圈通常作为感应元件,与被测量物理量相连接。
2.传感器线圈中通有交变电流。
3.被测量物理量对线圈的电感值产生影响。
4.传感器测量电路可以测量线圈中的感应电动势或其他与电感值相关的参数(例如阻抗)。
5.根据感测到的电信号,通过相关的算法或电路,将其转换为与被测量物理量有关的数据。
6.数据可以以电压、电流或其他形式输出到显示器、记录器或控制系统。
应用领域电感式传感器广泛应用于各个领域,例如:•位移测量:通过测量线圈中的感应电动势来确定位移的改变。
•压力测量:通过测量线圈中的感应电阻或感应电动势来测量压力的变化。
•温度测量:通过测量线圈的阻抗来测量温度的变化。
•流量测量:通过测量线圈中的感应电动势来测量流体的流量。
优缺点电感式传感器具有以下优点:•高灵敏度:感应电动势的变化可以非常灵敏地响应被测量物理量的改变。
•宽测量范围:可以适用于不同范围的被测量物理量。
电感式传感器工作原理
电感式传感器工作原理电感式传感器的工作原理基于电感元件的特性。
电感元件是由线圈和磁芯组成的,当通过线圈的电流变化时,会产生一个磁场。
磁场的强度与电流的变化速率成正比。
当外部物理量作用于电感元件时,磁场的强度也会发生变化。
通过测量这种磁场的变化,可以确定外部物理量的大小。
当电流通过线圈时,会产生一个磁场。
这个磁场的强度与电流的变化速率成正比。
当外部物理量作用于电感式传感器时,会导致线圈中的电流发生变化,进而改变磁场的强度。
这个变化可以通过测量线圈中的电流来获得。
为了测量线圈中的电流,可以利用电感元件的自感现象。
自感是指通过线圈的电流会产生自感电动势。
自感电动势的大小与线圈中的电流变化率成正比。
因此,可以通过测量自感电动势来获得线圈中的电流信息。
测量自感电动势的方法有多种。
其中一种常用的方法是利用霍尔传感器。
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器,通过测量磁场的变化来获得线圈中的电流信息。
当线圈中的电流发生变化时,会导致磁场的强度也发生变化。
霍尔传感器可以测量这种磁场的变化,并将其转换为电压信号。
通过测量这个电压信号的大小,可以确定线圈中的电流大小。
除了利用自感现象来测量线圈中的电流,还可以通过测量线圈的阻抗来获得电流信息。
线圈的阻抗与电流的大小和频率有关。
当线圈中的电流发生变化时,会导致线圈的阻抗也发生变化。
通过测量线圈的阻抗变化,可以确定线圈中的电流大小。
总之,电感式传感器通过测量线圈中的电流变化来获得外部物理量的信息。
这种传感器具有灵敏度高、响应速度快、精度高等优点,被广泛应用于工业控制、自动化、仪器仪表等领域。
传感器感测技术第2章
Z1 Z3= R
& = D Z1 + D Z 2 U & Uo 2 ( Z 1+ Z 2 ) & U o ( DL1 + DL2 ) = DL = 2
& U
Z2
Dd
Z4= R
d0
L0
& Uo
2. 电感式传感器
b、变压器式交流电桥测量电路(无法判断方向) 输出电压为:
& = U
2. 电感式传感器
涡流磁场使得原线圈等效阻抗发生变化。变化的
程度与间距δ相关。
影响阻抗的相关因素:间距,电阻率,磁导率,
激磁角频率等。
用于位移、振动测量;材质鉴别或探伤。
2. 电感式传感器
五、涡流式传感器的特性
1、电涡流强度与距离的关系
电涡流强度随距离的变化而变化,且呈非线性关
系,随距离的增加而减小。 2、被测导体对传感器灵敏度的影响 被测导体的电阻率和相对磁导率越小,灵敏度越 高,且被测导体的形状和尺寸大小对灵敏度也有影响。 一般要求被测导体的厚度大于两倍的涡流穿透 深度。
属导体置于变化的磁场中或切割磁力线运动时,导 体内产生呈涡旋状的感应电流的现象。 3、按电涡流在导体内的贯穿情况划分: 高频反射式涡流式传感器 低频透射式涡流式传感器
2. 电感式传感器
4、基本结构和工作原理 1)基本结构 主要由探头和检测 电路构成。 探头由线圈和骨架组成。
检测 电路
骨架 线圈
金属板
L I =
式中, W——线圈匝数;
L——自感。
W f
根据磁路欧姆定理有: 其中,Fm ——磁动势;
Rm ——磁路总磁阻。
f =
自感式电感传感器的工作原理
自感式电感传感器的工作原理自感式电感传感器是一种常见的传感元件,具有广泛的应用领域。
它主要通过电感的变化来感知环境的物理量或电气信号,并将信号转化为可供其他电路或系统使用的电信号。
本文将介绍自感式电感传感器的工作原理及其应用。
自感式电感传感器由线圈和铁芯组成。
线圈上有一定的匝数,当电流通过时,会产生磁场。
这个磁场的强弱与线圈的电流成正比。
当外部物理量或电气信号改变时,线圈的电流或电压也会改变,从而影响磁场的强度。
这种改变可以通过测量磁场的变化来感知外部物理量或电气信号。
具体来说,当自感式电感传感器与外界物理量或电气信号有耦合时,会引起线圈中的电感变化。
这种变化可以通过测量线圈中电流的变化来获取。
例如,当自感式电感传感器被放置在一个变化的磁场中时,线圈中的电感将随磁场变化而变化,进而导致线圈中的电流变化。
通过测量线圈中电流的大小或变化,可以得到与磁场强度相关的信息。
自感式电感传感器还可以应用于电气信号的检测。
当自感式电感传感器与电气信号耦合时,线圈中的电感也会发生变化。
通过测量线圈中的电感变化,可以得到与电气信号强度相关的信息。
这种应用广泛应用于电源管理、电子系统监控和无线通信等领域。
自感式电感传感器的工作原理基于电磁感应定律和电感变化的原理。
根据电磁感应定律,当线圈中有变化的外磁场时,会在线圈中产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁场的变化速率成正比。
因此,通过测量线圈中的感应电动势或电流的变化,可以间接地获取外部物理量或电气信号的信息。
在实际应用中,自感式电感传感器可以采用不同的工作方式。
例如,可以通过改变线圈的参数如匝数、线径等来调节传感器的灵敏度。
还可以利用激励信号和检测信号实现传感器的工作。
激励信号可以是交流信号或脉冲信号,用于激发线圈中的电流。
检测信号则用于测量线圈中的电流或感应电动势的变化。
总之,自感式电感传感器是一种基于电感变化原理的传感器。
它通过感知线圈中的电流或感应电动势的变化来获取外部物理量或电气信号的信息。
第5章电感传感器。
第三节 电感式传感器的应用
一、位移测量
轴向式 电感测微 器的外形
航空插头
红宝石测头
其他电感测微头
模拟式及数字式 电感测微仪
轴向式电感测微器的内部结构
1—引线电缆 2—固定磁筒
3—衔铁
4—线圈
5—测力弹簧 6—防转销
7—钢球导轨(直线轴承)
8—测杆
9—密封套
10—测端 11—被测工件
12—探基头准面
当 ? ? ?? 1时,
? L2
?
??
?
? ?
?
?
2
? ?
?
? ?
?
?
3
? ?
? ......
?0
L0 ? 0 ? ? 0 ? ? ? 0 ?
忽略高次项: ? L2 ? L0 ? ? ?0
12
2、差动自感传感器
衔铁下移:
L1 ? ? 0 AW 2
?
2(? 0 ? ? ? )
L2 ? ? 0 AW 2 2(? 0 ? ? ? )
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5.2.1 差动变压器
变隙式差动变压器 螺线管式差动变压器 差动变压器应用
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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
3
? ?
?
?? ?
?
? ??0
5
? ?
?
......
? ?
?
?
(完整版)四种压力传感器的基本工作原理及特点
四种压力传感器的基本工作原理及特点一:电阻应变式传感器1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上,使它产生变形,在其变形的部位粘贴有电阻应变片,电阻应变片感受动态压力的变化,按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。
1.2 电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。
箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm的金属箔片作为敏感栅材料,,箔栅宽度为0.003——0.008mm。
丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0.015--0.05mm),平行地排成栅形(一般2——40条),电阻值60——200 ?,通常为120 ?,牢贴在薄纸片上,电阻纸两端焊有引出线,表面覆一层薄纸,即制成了纸基的电阻丝式应变片。
测量时,用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上,弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时,电阻片也跟随变形。
如下图所示。
B为栅宽,L为基长。
材料的电阻变化率由下式决定:R Ad d d(1)R A式中;R—材料电阻由材料力学知识得;[(12)(12)]dRR C K (2)K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数,将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得RLK K R L (3) 由式(2)可知,当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出,从而得到了ΔR 的变化,也就得到了动态压力的变化,基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。
1.3电阻应变式传感器的分类及特点测低压用的膜片式压力传感器常用的电阻应变式压力传感器包括测中压用的膜片——应变筒式压力传感器测高压用的应变筒式压力传感器1.3.1膜片——应变筒式压力传感器的特点该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性,具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率,可达30khz 以上,测量的上限压力可达到9.6mp a 。
自感式电感传感器工作原理
11、图2是一个检测振动和加速度的电感式 传感器,请解析其工作原理?是什么形式的 传感器?图中:1-弹簧支撑 2-差动变压器
变形、幅度、频率 、加速度
谢谢观赏!
5、电涡流式传感器测量金属板厚度时该 怎么安装传感器?
7、电涡流式传感器在位转速量方面的工作原理? 有什么作用?
电涡流位移传感器的工作原理:
电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高 分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。它是一种 非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被 测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对 位移变化。
电涡流式传感器工作原理
电涡流式传感器是利用电涡流效应将位移等非电被测参量转 换为线圈的电感或阻抗变化的变磁阻式传感器。这种传感器 的优点是结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围 大、抗干扰能力强、体积小等。它是一种很有发展前途的传 感器。
相同点:
电磁炉是产生涡流效应。电涡流传感器能静态和动态地 非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表 面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感 器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静 态和动态的相对位移变化。
电涡流传感器应用:
对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分 机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径 向振动、轴向位移、键向器、轴转速、胀差、偏 心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行 在线测量和保护。
9、右图的电感式传感器用于检测物体 的厚度,请分析其工作原理?属什么形 式的电感传感器?1-可动铁芯 2-测杆 3-被侧物体
电磁炉加热原理电磁炉是采用磁场感应电流又称涡流的加热原理即通过电子线路板产生高频电流由整流电路将50hz60hz的交流电变成直流电压再经过控制电路将直流电压转换成频率为2040khz的高频电压通过螺旋状的磁感应圈形成高电磁炉频交变磁场当磁场内的磁力线通过铁磁材料器皿底部在其体内产生交变的电流即涡流涡流使锅具铁分子高速无规则运动分子互相碰撞摩擦而产生热能使器皿本身自行高速发热将电能转换为热能用来加热和烹饪食物从而达到煮食目的
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1. 变气隙式自感传感器
Rm
l1
1s1
l2
2s2
2 0s0
通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 ,∵µ 》 µ0
2 l2 0s0 2s2
2 l1 0 s0 1 s1
2 Rm 0s0
W2 L
W20s0
Rm 2
L当衔铁上移Δδ时,则 代入上式并整理得
( /01 )是相矛盾的,因此变隙式自感式传感器
适用于测量微小位移场合。为了减小非线形误差,实际 中广泛采用差动变隙式电感传感器
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差动变隙式电感传感器
1-铁芯; 2-线圈; 3-衔铁
当衔铁向上移动时,两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2
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当衔铁上移Δδ时
L 1L0 0 1 0 0 2
当石英晶体未受外力作用时, 正、负离 子正好分布在正六边形的顶角上, 形成 三个互成120°夹角的电偶极矩P1、 P2、 P3。因为P=qL, q为电荷量, L为正负电荷 之间距离。 此时正负电荷重心重合, 电
偶极矩的矢量和等于零, 即P1+P2+P3 = 0, 所以晶体表面不产生电荷, 即呈中性。
l i ——各段导磁体的长度; µ 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; µ0 ——真空磁导率
S ——空气隙截面积
L N 2 / l i/i S i 2 /0 S
Lf,S
Lf1 变气隙型传感器
Lf2S 变截面型传感器
线圈中放入圆形衔铁,衔铁上下移动,可变自感 , 螺管型传感器
当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用 时, 晶体沿x方向将产生压缩变形, 正负离 子的相对位置也随之变动。此时正负电荷 重心不再重合, 电偶极矩在x方向上的分量 由于P1的减小和P2、P3的增加而不等于零, 即(P1+P2+P3)x> 0 。 在x轴的出现电荷, 电偶极矩在y方向上的分量仍为零, 不出现 电荷。
• 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。 当材料受力作用而变形时, 其表面会有电荷产生,从而实现非 电量测量。压电式传感器具有体积小, 重量轻, 工作频带宽等 特点, 因此在各种动态力、 机械冲击与振动的测量, 以及声学、 医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。
某些电介质, 当沿着一定方向对其施 力而使它变形时, 其内部就产生极化现象, 同时在它的两个表面上便产生符号相反 的电荷, 当外力去掉后, 其又重新恢复到 不带电状态, 这种现象称压电效应。 当 作用力方向改变时, 电荷的极性也随之改 变。 有时人们把这种机械能转为电能的 现象, 称为“正压电效应” 。
相反当在电介质极化方向施加电场, 这些 电介质也会产生变形, 这种现象称为“逆 压电效应”(电致伸缩效应)。具有压电 效应的材料称为压电材料, 压电材料能实 现机—电能量的相互转换。在自然界中 大多数晶体具有压电效应, 但压电效应十 分微弱。石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅 等是性能优良的压电材料。
石英晶体化学式为SiO2, 是单晶体结构,它是一个正六面 体, 各个方向的特性是不同的。其中纵向轴 z 称为光轴, 经 过六面体棱线并垂直于光轴的 x 轴称为电轴, 与 x 和 z 轴同 时垂直的轴 y 称为机械轴。把沿电轴x 方向的力作用下产 生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”, 而把沿机械轴y 方 向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。 而
§1.4 电感式传感器变换原理
自感式传感器工作原理和基 本特性
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
自感式传感器原理图
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R m li/iS i 2/0 S
当衔铁处于初始位置时, 初始电感量为
L0
W 20s0 2 0
LL0 L 0
LL0
L2W (020 s0 )
L0
1
0
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/01 上式用泰勒级数展开成如下的级数形式
LL0LL0 1 0 0 2
LL0
0 1 0 0 2
LL 0 0 1 0 0 2
沿光轴z 方向受力时不产生压电效应。
实验证明,在晶体上积聚的电荷量Q与作 用力F的大小成正比,即
Q=DF
Q—电荷量(库伦);F—作用(牛); D—压电常数(C/N)与材料及切片方向
有关
压电原理
“+”代表Si4+离子, “-”代表氧离子O2-.电偶极矩 P=qL, q为电荷量, L为正负电荷间距离。
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同理,当衔铁随被测物体的初始位置向下 移动时,有
LL0 0 1 0 0 2 0 3
L L 00 0 1 0 0 2 0 3
对上两式作线性处理,即忽略高次项(2次及
以上项)后可得
L
L0
0
灵敏度为
k0 =
L
L0
= 0
变间隙式自感传感器的测量范围与灵敏度及线性度
0为铁心和衔铁材料相磁对导率; s为气隙磁通截面积;
L l
W2 l
W20 s l l/r
0s 0rs
灵敏度
K W20
LKs l l/r
变面积式自感传感器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。
二、 互感式传感器工作原理
§1.5 压电式传感器变换原理
2
(2)单线圈是忽略
0
以上高次项,差动式是忽略
项,因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
0
3
以上高次
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2. 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
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为气隙总长度; 为铁心和衔铁中的磁总路长度;
当衔铁下移Δδ时 L2L 0 0 1 0 0 2 0 3
得
L L 1 L22L0 0 1 0 2 0 4
对上式进行线性处理,即忽略高次项(3次及
以上项)得 灵敏度k0为
L
2
L0
0
k0 =
∆L
2L 0
=
(1)差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式传感器的两倍。