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位移传感器_图

发布日期:2020-10-23 16:31

  位移传感器_物理_自然科学_专业资料。位移传感器 位移传感器 位移测量包含:偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、 移动、圆度、冲击、澳门赌场,偏心率、冲程、宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。 位移传感器又称为线性

  位移传感器 位移传感器 位移测量包含:偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、 移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。 位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。 机械位移传感器分类 电位器式位移传感器 电位器式位移传感器它通过电位器元件将机械位移转换成 与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。 电位器转轴上的电刷将电 阻体电阻R0分为R12和R23 两部分,输出电压为U12。 改变电刷的接触位置,电 阻R12亦随之改变,输出电 压U12也随之变化。 通过测量输出电压或者将 其进行转换就可以得到位 移参数 常见用于传感器的电位 器有: 线绕式电位器、合成 膜电位器、金属膜电位 器、导电塑料电位器、 导电玻璃釉电位器、光 电电位器。 金属膜电位器 金属膜电位器由合金、 金属或金属氧化物等材料通过真空溅射或 电镀方法, 在瓷基体上沉积一层薄膜而制成。 金属膜电位器具有无 限分辨力, 接触电阻很小, 耐热性好, 满负荷达70℃。 与线绕电位 器相比, 它的分布电容和分布电感很小, 特别适合在高频条件下使 用。 它的噪声仅高于线绕电位器。金属电位器的缺点是耐磨性较差, 阻值范围窄,一般在10~100 Ω。 由于这些缺点, 限制了它的使用范 围。 导电塑料电位器 导电塑料电位器又称实心电位器, 这种电位器的电阻是由 塑料粉及导电材料的粉料经塑压而成的。 导电塑料电位器 的耐磨性很好, 使用寿命较长, 允许电刷的接触压力很 大, 在振动、 冲击等恶劣环境下仍能可靠工作。 此外, 它的分辨率较高, 线性度较好, 阻值范围大, 能承受较 大的功率。 导电塑料电位器的缺点是阻值易受湿度影响, 故精度不易做得很高。 导电塑料电位器的标准阻值有1 kΩ、2 kΩ、5 kΩ和10 kΩ, 线%。 电位移传感器优点与缺点 优点:结构简单,性能稳定。 受环境温度影响小 缺点:受骨架尺寸和导线um 磨损影响使用寿命,有较大噪声,降低可靠性。 应用:主要用于测量线位移与角位移 电容式位移传感器 电容式位移传感器的形式很多,常使用变极距式电容传感 器和变面积式电容传感器进行位移的测量. 空气介质变极距式 电容传感器工作原 理图。1个电极板 固定不动,称为固 定极板,极板的面 积为A,另一极板 可左右移动,引起 极板间距离d相应 变化。 变极距式电容传感器的初始电容C0: C0=ε0A / d0 只要测出电容变化量⊿C,便可计算得到极板间距的变化 量,即极板的位移量⊿d。 除用变极距式电容传感器测位移外,还可以用变面积式电 容传感器测角位移。 (a) 变极距式示意图; (b) 变极距式的特性; (c) 差动式示 意图 螺管式电感位移传感器 螺管式电感位移传感器主要由螺管线圈和铁芯组成,铁芯 插入线圈中并可来回移动。 当铁芯发生位移时,将引起线圈电感的变化。线圈的 电感量与铁芯插入线圈的长度有如下的关系: 4N2A L 1 07(H) l 铁芯随被测物体一起移动,导致线圈电感量发生变化。 其检测位移量可从数毫米到数百毫米。缺点是灵敏度低。 变气隙式自感式传感器的结构原理图 (a) 单边式; (b) 差动式 变气隙截面式电感传感器 差动传感器 初级线加交流励磁电压Uin,次级线圈上由于电磁感应 而产生感应电压。由于两个次级线圈相反极性串接,所以 两个次级线圈中的感应电压UOUT1和UOUT2的相位相反,当 铁芯处于 UOUT=0。 中 心 对 称 位 置 时 , 则 U O U T 1 = U O U T 2 , 所 以 当铁芯向两端位移时,UOUT1大于或小于UOUT2,使UOUT 不等于零,其值与铁芯的位移成正比。 差动变压器的输出特性 (a) 理想特性; (b) 零点残余电压;(c)相敏检波后 的特性 由绕组不对称引起的零点残余电压可以通过调节衔铁初始 位置进行消除,然而因相位误差造成的零点残余电压是无 法通过调节衔铁初始位置进行消除的。 (1) 从设计和工艺上尽量保证线圈和磁路对称,选用高 性能的导磁材料,导磁体必须经过热处理,消除残余应力, 以提高磁性能的均匀性和稳定性。 (2) 采用相敏检波电路不仅可以鉴别衔铁的移动方向, 而且有利于消除零点残余电压。 (3) 采用适当的补偿电路。 电涡流传感器 成块的金属物体置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时, 在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流,称为电涡 流。 电涡流式传感器是一个绕在骨架上的导线所构成的空 心线圈, 它与正弦交流电源接通, 通过线圈的电流会在 线圈周围空间产生交变磁场。当导电的金属靠近这个线圈 时,金属导体中便会产生电涡流,如图3-20所示。涡流的 大小与金属导体的电阻率ρ、 磁导率μ、厚度d、线圈与金 属导体的距离x以及线圈励磁电流的角频率ω等参数有关。 如果固定其中某些参数,就能由电涡流的大小测量出另外 一些参数。 电涡流作用原理图 涡流可以用来测量各种形式的位移量。(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。 电涡流式传感器的转换电路 在电工课程中, 我们已经知道电感和电容可构成谐振电路, 因此电感式、 电容式和电涡流式传感器都可以采用谐振电 路来转换。 谐振电路的输出也是调制波, 控制幅值变化 的称调