力压力和位移的测量

7.3.1 电感式位移测量技术
2.双边差动变压器测量技术
u 2 d d 2 L 1 i M ( t ) td d 2 R 1 i M ( t ) td [ 2 k d m x ( t ) t i2 ] k m x d [ d i ( t ) t 2 ] k m i ( t ) d dx t (- 9 7)
电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
当电涡流线
圈与金属板的距
离x 减小时，电 涡流线圈的等效
电感L 减小，等 效电阻R 增大。 感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，流过电涡流
线圈的电流 i1 增 大。
7.3.2 涡流式位移测量技术
0
1 L1C1
• 1)二次侧只有一匝并且输出端总是短路的 • 2)磁通通过空气闭合 • 3）气隙的变化改变了线圈之间的互感M。
变隙式 变截面式 螺线管式
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
L L 1 L 22L 0 0 1 0 2 0 4
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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
电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
7.3.1 电感式位移测量技术
3.二段式差动变压器测量技术
7.3.1 电感式位移测量技术
i(t)I0im si n t (- 7 11)
u c d 2 K m I 0 d d 2 x t K m im sitd d n 2 x t K m xim co t s (- 1 72
应用：长行程位 ,可 移达 测数 量百毫米
u2 2Kmximcost,被调制信号，
中心频率与供电 率电 相源 同频 ，调制信 移号 信为 号位 工作过程 ..： ........
7.3.2 涡流式位移测量技术
涡流式：当金属导体置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时，在金属 导体内部会产生感应电流，由于这种电流在金属导体内是自身闭合 的，因此称之为涡电流或涡流。
缺点： 非线性， 灵敏度低
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7.3.1 电感式位移测量技术
2.双边差动变压器测量技术
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7.3.1 电感式位移测量技术
2.双边差动变压器测量技术
u 2 u 2 L u 2 R dd 2 L M 1 i(tt) dd 2 R M 1 i(tt) (- 7 5) 优点：1） 磁阻RM不变
7.3.2 涡流式位移测量技术
R1' 2R2 22(M L 22)2R2
Z1' 2R1' 2jX 1' 2
(7 -13)X1' 2R2 2 2(M L 22)2L2 (7 -14) L1 ' 2X1' 2R2 22(M L 22)2L2 (7 -15)
二、等效阻抗分析
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表 达式为：
令 i ( t ) i m , u 2 2 k m x i m ct o 2 k m v s m s弦项，用于测位移：
如果令铁 x心 0,则u 向 2： 2k右 m ximc 偏 o ts移时 铁心向 x0 左 u2偏 2km 移 ximc则 o ts 2km ximco ts1 ( 8 ) 0
力压力和位移的测 量
7 力、压力和位移的测量
线位移 角位移
模拟测量
电阻式传感器
电感式传感器 电容式传感器 电涡流传感器 光电传感器
电阻式位移计
电感测微仪 电容测微仪、液位计 电涡流测微仪 光电角度检测器
数字测量 脉冲输出
感应同步器
旋转变压器 磁尺 光栅 脉冲编码器
7 力、压力和位移的测量
小位移的测量：几微米——几毫米，电容式位移传感器、差动 电感式位移传感器和电阻应变式位移传感器；
7.3 位移传感器及其测量技术
7.3.1 电感式位移测量技术 7.3.2 涡流式位移测量技术 7.3.3 电容式位移测量技术
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7.3.1 电感式位移测量技术
1. 差动变压器工作原理
u 2 d [M 2i(1 t)/] d t(- 7 3) M 2 1N 2N 1 1/R M (-7 4)
2） 二次线圈与一次线圈交链的匝数差动变化。 N 2 L 1 N 2 R 1 (-7 6)
M 2 L 1 (N 2 L 1 0 N 2 L 1 )N 1 /R M M 0 M M 0 k m x (-7) M 2 R 1 (N 2 R 1 0 N 2 R 1 )N 1 /R M M 0 M M 0 k m x (-7 8)
1)
u1
2KmI0
dx,低频信号，频率v与相同， dt
幅值与v成正比，用于长行程测时速度
2)u2 2Kmxim cost,被调制信号，
中心频率与供电电源率频相同，调制信号为移位信号
3)u3
2Kmim
sint
dx,被调制信号， dt
中心频率与供电电源率频相同，调制信号为度速信号
7.3.1 电感式位移测量技术
7.3.1 电感式位移测量技术
2.双边差动变压器测量技术
指标：电源频率50Hz—20kHz,测量小位移(10—20)mm,线性度± 0.1%
应用：电感比较仪，圆度仪
模拟式及数字式电感测微仪
• 三段式差动变压器特点 • 1 应用广， • 2 输出功率大； • 3 精度高，性能稳定 • 4 线性度好，±0.1。
中等位移的测量：几毫米——100毫米左右，如差动变压器式 传感器；
较大范围位移的测量：电位器式传感器，光栅、感应同步器。
按传感器原理和使用方法不同，位移测量可分为： 接触测量；非接触测量
7 力、压力和位移的测量
电阻式传感器
• 电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一 种传感器
•1 变阻器式传感器
7 力、压力和位移的测量
(2) 变阻器式传感器的性能参数:
1)线性(或曲线的一致性); 4)移动或旋转角度范围;
2) 分辨率;
5)电阻温度系数;
3)整个电阻值的偏差;
6)寿命;
(3)变阻器式传感器的分类
按测量类型： 单圈电位器
多圈电位器
直线滑动式电位器
7 力、压力和位移的测量
电阻应变式传感器的应用
自感式电感传感器常见的形式