授课题目名称:34电容式传感器的应用 第4章电感式传感器

授课题目名称:34电容式传感器的应用 第4章电感式传感器
授课题目名称:34电容式传感器的应用 第4章电感式传感器

二、差动变压器式传感器测量电路

1. 差动整流电路

把差动变压器的两个次级输出电压分别整流, 然后将整流的电压或电流的

差值作为输出。

当衔铁在零位时,因为U 24=U 68,所以U 2=0;当衔铁在零位以上时,因为U 24 > U 68 ,则U 2 >0;而当衔铁在零位以下时, 则有U 24< U 68,则U 2 <0。U 2的正负表示衔铁位移的方向 2. 相敏检波电路

电路的输出电压u o 的表达式

)2(2

11

22L L L L o R R n u R R R

u R u +=

-

= 当Δx <0时,u 2与u s 为同频反相。采用上述相同的分析方法不难得到当Δx <0时,不论u 2与u s 是正半周还是负半周,负载电阻RL 两端得到的输出电压u o 表达式总是为

)

2(12

L L o R R n u R u +-

=

三、 差动变压器式传感器的应用

传感器与测试技术作业题第五章

第五章电感式传感器 思考题: 1、说明变气隙型电感传感器、差动变压器式传感器和涡流传感器的主要组成、工作原理和基本特性。 答: a)变气隙型电感传感器主要由线圈、铁心、衔铁三部分组成的。线圈是套在铁心上的,在铁心与衔铁之间有一个空气隙,空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时,衔铁将产生位移,使空气隙δ发生变化,磁路磁阻R m发生变化,从而引起线圈电感的变化。线圈电感L的变化与空气隙δ的变化相对应,这样只要测出线圈的电感就能判定空气隙的大小,也就是衔铁的位移。 b)差动变压器式传感器主要由铁心、衔铁和线圈组成。线圈又分为初级线圈(也称激励线圈)和次级线圈(也称输出线圈)。上下两个铁心及初级、次级线圈是对称的。衔铁位于两个铁心中间。上下两个初级线圈串联后接交流激磁电压1,两个次级线圈按电势反相串联。它的优点是灵敏度高,一般用于测量几微米至几百微米的机械位移。缺点是示值范围小,非线性严重。 c)涡流传感器的结构很简单,有一个扁平线圈固定在框架上构成。线圈用高强度漆包线或银线绕制而成,用粘合剂站在框架端部,也可以在框架上开一条槽,将导线绕在槽内形成一个线圈。涡流传感器的工作原理是涡流效应,当一块金属导体放置在一变化的磁场中,导体内就会产生感应电流,这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈,所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量,可以测量振动、位移、厚度、转速、温度和硬度等参数,还可以进行无损探伤,并且具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、体积小等优点。 2、为什么螺管型电感传感器比变气隙型电感传感器有更大的测位移范围? 答:变气隙型灵敏度高,因为原始气隙δ0一般取得很小(0.1~0.5mm),当气隙变化为△δ=1μm时,电感的相对变化量△L/L0可达0.01~0.002,因而它对处理电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重,为了减小非线性,量程就必须限制在较小范围内,通常为气隙δ0的1/5以下,同时,这种传感器制造装

电感式压力传感器设计

机械工程测试技术基础题目:电感式压力传感器设计 班级 13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师李红星 成绩

目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计内容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)

一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型,是由于磁性材料和磁导率不同,当压力作用于膜片时,气隙大小发生改变,气隙的改变影响线圈电感的变化,处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出,从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大;缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺,只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。

二、设计内容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度:0.5%(线性、滞后、重复性). 灵敏度:1.0---1.5mV/V. 工作环境温度:—10O C~50O C. 适用对象:电子称,平台秤。 外壳材质:合金钢。 特殊要求:不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件:线圈,铁心,衔铁,连接导线,合金钢外壳。工作原理: 1-线圈2-铁心3-衔铁 (a)可变磁阻结构 (b)特性曲线

最新实验第5章电感式传感器

实验第5章电感式传 感器

实验名称:电感式传感器测试实验 一、实验目地: 1. 了解差动变压器的基本结构及原理,通过实验验证差动变压器的基本特性。 2. 利用差动螺管式电感传感器进行位移测量。 3. 了解不同的激励频率对差动螺管式电感传感器的影响。 实验一. 差动变压器的基本结构及原理 二、实验原理: 差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压器激励用,相当于变压器的原边,次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成,相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路,工作是建立在互感基础上的。其原理及输出特性见图(9) 三、实验环境 差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。 四、实验步骤: 1.按图接线,差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV 端功率输出,双线示波器第一通道灵敏度500mv/格,第二通道10mv /格。 2.音频振荡器输出频率5KHZ ,输出值V P -P 2V 。 3.用手提压变压器磁芯,观察示波器第二通道波形是否能过零翻转,如不能则改变两个次级线圈的串接端。 示波器

4.旋动测微头,带动差动变压器衔铁在线圈中移动,从示波器中读出次 位移 mm 电压 V 5. 根据表格所列结果,画出Vop-p-X曲线,指出线性工作范围。(可附在后面) 实验二. 差动螺管式电感传感器位移测量 二、实验原理: 利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。衔铁和线圈的相对位置变化引起螺管线圈电感值的变化。次级二个线圈必须呈差动状态连接,当衔铁移动时将使一个线圈电感增加,而另一线圈的电感减小。 三、实验环境 差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头。 四、实验步骤: 1.差动变压器二个次级线圈组成差动状态,按图接线,音频振荡器LV 端做为恒流源供电,差动放大器增益适度。差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成电桥的四臂,电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。 2.旋动测微头使衔铁在线圈中位置居中,此时Lo′=Lo″,系统输出为零。

电感式传感器的功能及应用.

便携式压力传感器用于煤矿压力传感器的定期检测检验和校准。下面就让艾驰商城小编对电感式传感器的功能及应用来一一为大家做介绍吧。 1、压力范围-100Kpa-6Mpa,适合各种类型的煤矿用压力传感器。采用手动容积式调节压力,气密性好,压力精度0.1%FS。 2 、压力传感器压力源采用精密研磨器件构成,符合IP54密封标准,压力/真空开关式选择,切换简单方便,容积式微调节器,极易实现检定点压力。 3、传感器显示值和对应输出信号值(频率或电流)同步检测。可以同时显示5路压力,显示控制方式为笔记本计算机,直观清晰。可以出具检定报告,具有打印机接口。 4、对不同输出信号(频率或电流)可方便选择、转换。 5、可在传感器不另外接负载电阻和外串接负载电阻500Ω时检测传感器各项参数。 6、传感器供电直流稳定电源具有稳压、稳流功能,其输出电压可在0~30V 范围内任意调节、输出电流的上限值可在0~2A范围内任意设置。 7 、一体化结构,外型美观、坚固耐用、操作简单、方便。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台,正品现货、优势价格、迅捷配送,是一站式采购的工业品商城!具有10年工业用品电子商务领域研究,以强大的信息通道建设的优势,以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力,为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型,报价,采购,参数,图片,批发信息,请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/eb9178735.html,/

电感式传感器习题及解答.doc

第5章电感式传感器 一、单项选择题 1、电感式传感器的常用测量电路不包括()。 A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥 C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路 2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是()。 A. 衔铁上、下移动时,输出电压相位相反 B. 衔铁上、下移动时,输出电压随衔铁的位移而变化 C. 根据输出的指示可以判断位移的方向 D. 当衔铁位于中间位置时,电桥处于平衡状态 3、下列说法正确的是()。 A. 差动整流电路可以消除零点残余电压,但不能判断衔铁的位置。 B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置,但不能判断运动的方向。 C. 相敏检波电路可以判断位移的大小,但不能判断位移的方向。 D. 相敏检波电路可以判断位移的大小,也可以判断位移的方向。 4、对于差动变压器,采用交流电压表测量输出电压时,下列说法正确的是()。 A. 既能反映衔铁位移的大小,也能反映位移的方向 B. 既能反映衔铁位移的大小,也能消除零点残余电压 C. 既不能反映位移的大小,也不能反映位移的方向 D. 既不能反映位移的方向,也不能消除零点残余电压 5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有()。 A.直流电桥 B.变压器式交流电桥 C.差动相敏检波电路 D.运算放大电路 6、通常用差动变压器传感器测量()。 A.位移 B.振动 C.加速度 D.厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。 A.直流电桥 B.变压器式交流电桥 C.差动相敏检波电路 D.运算放大电路 二、多项选择题 1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时,其输出灵敏度()。 A. 提高很多倍 B. 提高一倍 C. 降低一倍 D. 降低许多倍 2、电感式传感器可以对()等物理量进行测量。

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容: 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计,通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量,并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器等技术。 基本要求: 1、能够检测 0~20cm 的位移; 2、电压输出为 1~5V; 3、电流输出为 4~20mA; 主要参考资料: [1] 贾伯年,俞朴.传感器技术[M].南京:东南大学出版社,2006:68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京:机械工业出版社,2005:5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京:机械工业出版社,2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002:80-90.完成期限—

指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要 测量位移的方法很多,现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法,光外差法,电镜法,激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状,本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法,具有控制及数据处理等功能,结构简单、成本低等优点,可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词:电感式传感器;自感式传感器;测量位移;位移传感器

第五章压电式传感器习题解答

5-1答:(1)某些电介质,当沿着一定方向对其施加力而使它形迹时,内部产生极低化现象,同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复不带电的状态,这种现象称为压电效应。 (2)不能,因为构成压电材料的电介质,尽管电阻很大,但总有一定的电阻,外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大,它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉,所以正压电式不能测量静止电荷。 5-2:(1)当沿电轴、机械轴的力的作用下,石英晶体在垂直于电轴的平面都会产生压电电荷,沿光轴方向则不会产生压电效应。 (2)b 图在上表面为负电荷,(c )图上表面为负电荷;(d )图上表面为正电荷。 (3)通常将沿电轴X -X 方向的作用力作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向电效应’; 将沿机械轴Y -Y 方向的力作用下产生电荷的效应 称为“横向压电效应” 5-3:答:(1)压电式传感器前置放大器的作用:一是把压电式传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗输出,二是放大压电式传感器的输出弱信号。 (2)压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗,并保持输出电压与输入电压成正比。 而电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源,以实现阻抗匹配,并使其输出电压与输入电压成正比,且其灵敏度不受电缆变化的影响。 因为电压放大器的灵敏度Ce 的大小有关,见(5-20式)。 而由5-24式知当A 0足够大时,C E 的影响可以不计。 5-4答:(1)并联:C ′=2C ,q ′=2q,U ′=U,因为输出电容大,输出电荷大,所以时间常数,适合于测量缓变信号,且以电荷作为输出的场合。 (2)串联:q ′=q,U ′=U,C ′=C/2, 特点:输出电压大,本身电容小,适合于以电压作为输出信号,且测量电路输出阻抗很高的场合。 5-5答:(1)电压灵敏度是指单位作用力产生的电压K U =U 0/F (2)电荷灵敏度是指单位作用力产生的电荷K q =q 0/F (3)由q 0/U 0=C 知,Kq =CK U 5-11解:(1)U x =d 11F x /c x =d 11F x t/(ε0εr S) =2.31*10-12*9.8*0.005/(8.85*10-12*4.5*5*10-4) =5.68(V ) 由5-20式知U im =F m d 11/(C C +C a ) = 2.31*10-12*9.8/(4*10-12+8.85*10-12*4.5*5*10-4/0.005) =2.835(V ) 5-12 q ()()0 0f f 11C 1R A C A R +'=+ =

电感传感器的接口电路设计

电感传感器的接口电路设计 摘要:位移测量具有广泛应用,电感式传感器以其结构简单可靠、输出功率大、线性好、抗干扰和稳定性好、价格低廉等特点获得了大量的应用。针对目前电感式位移传感器的应用现状,在对电感式直线位移传感器深入分析的基础上,本文设计了一种电感式位移传感器接口电路。 该电路采用电感传感器把被测位移量转变为微弱电信号,经前置交流放大、相敏整流,直流放大,A/D转换等电路处理后,送入单片机进行综合运算处理后输出,并通过液晶显示结果,可以适应不同量程和分辨率的信号调理要求。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。设计过程中用Protel99 SE对电路原理图进行了绘制,选用了单片机的开发工具Keil C51μvision2对软件设计中的程序进行编写、编译、模拟仿真,电路正常,完成了课题要求的电感传感器对位移测量并显示结果。 关键词:位移测量;电感式传感器;单片机;液晶显示

The Design of the Inductive Sensor Interface Circuit Abstract: the measurement of diaspacement is very important in engineering. Inductive transducers are widely used due to their simple structures,high output capacities,good linearity,good disturbance resistance,good stability and low prices.Based on thoroughly analysis of linear inductive displacement transducers,a inductive displacement transducer interface circuit is designed in this thesis. This metering circuit uses the inductive transceiver to transform that the displacement offset into the weak electrical signal, after the pre- AC amplification, the phase-sensitive rectifier,the DC Larger and the A / D conversion circuit processing, output after processing in the monolithic integrated circuit and display the results through the LCD. It can adapt to different range and resolution of the signal conditioning requirements. In the process of designing, Protel99SE is used to plot schematic diagram, Keil C51μvision2and the development kit of MCU is used to compile, translate and make simulation about the assemble program. The circuit is in gear and it basically can accomplish the task of measure of the displacement offset through the inductive sensor and dispiay the result. Keywords: the measurement of displacement;the inductive sensor;MCU;LCD

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计院系电气信息工程学院 专业班级测控12-2 学生姓名祖景瑞 学生学号120601240222 指导教师邹彦艳刘继承 2015年7 月8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号120601240222 主要内容: 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计,通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量,并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器等技术。 基本要求: 1、能够检测0~20cm 的位移; 2、电压输出为1~5V; 3、电流输出为4~20mA; 主要参考资料: [1]贾伯年,俞朴.传感器技术[M].南京:东南大学出版社,2006:68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京:机械工业出版社,2005:5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京:机械工业出版社,2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002:80-90. 完成期限2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人 2015年7 月1 日

摘要 测量位移的方法很多,现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法,光外差法,电镜法,激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状,本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法,具有控制及数据处理等功能,结构简单、成本低等优点,可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词:电感式传感器;自感式传感器;测量位移;位移传感器

电感式位移传感器测量电路的设计论文

目录 摘要 (1) Abstract Abstract Abstract Abstract (2) 1.绪论 (4) 1.1 引言 1.2 传感器介绍 (5) 1.3 研究的基本内容,拟解决的主要问题 (6) 2.整体的方框图与工作原理 (8) 3.各个单元电路的设计 (8) 3.1 8051单片机简介 (8) 3.2 电感式位移传感器的基本原理 (12) 3.3 电感测头的结构 (14) 3.4 正弦波电路的设计 (14) 3.5零点残余电压的调整 (16) 3.6交流放大电路 (17) 3.7相敏检波电路 (18) 3.8 A/D转换及显示电路 (19) 4.软件部分的设计 4.1本系统设计的程序流程图 (22)

4.2单片机8051的C语言程序清单 (22) 4、致谢 (24) 5、参考文献 (25) 摘要 随着现代制造业的规模逐渐扩大,自动化程度愈来愈高。要保证产品质量, 对产品的检测和质量管理都提出了更高的要求。我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。电感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪, 应用于微位移测量已有比较长的历史.国外生产的电感测微仪产品比较成熟,精 度高、性能稳定,但价格昂贵.国内生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不

高、高精度量程范围小等问题,一直与国外的传感器水平保持一定的差距.在超精 密加工技术迅猛发展的今天,这种测量精度越来越显得不适应加工技术发展的需 求.该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进.对电感 测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行 了分析和相应的设计。 关键词: 正弦波发生器,相敏检波,零点残余电压。 ABSTRACT A New high piracies inductance sensor is developed. This sensor consist s of a high piracies inductance probe and signal processing circuit . The circuit adopt speak sampling technique and direct digital output interface to substitute the conventional phase frequency detection technique and analog output interface. The non2linearity is also decreased. In addition ,the circuit adopts frequency and ampli2 tube stabilizing technique too. The accuracy and stability of the sensor circuits also increased greatly. Key Words : Key Words :Key Words : Key Words : inductance sensor, self-fixed amplitude circuit, digital phase sensitivity detection, digital filter, static testing

电感式传感器

电感式传感器 1.电感式传感器工作原理 电感式传感器由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。 2.传感器选型指南 选择的依据是要决定哪一个是合适的传感器原理。这取决于将要测定的目标的材料。如果目标是金属的,那么需要一个电感传感器。 如果目标是塑料做的,纸做的;或<油基或水基)流体、颗粒、或者粉末,那么需要一个电容传感器。 如果目标带有磁性,那么电磁传感器是合适的。 为你的应用选择最佳传感器的4个步骤: 步骤1 按外壳形状 步骤2 按动作距离 步骤3 按电气数据和输出形式 步骤4 按其它技术参数

步骤1 按外壳形状 圆柱形传感器 这此传感器在它们的正面有一个感应区域,指向轴线方向。现有的直径是从3mm(没有螺纹>和4mm(有螺纹>,一直到// 现有的罩壳材料有: ★高级不锈钢 ★黄铜,镀镍或者复盖聚四氟乙稀 ★塑料 矩形传感器 槽型传感器 步骤2 按动作距离 动作距离是一个接近开关的最重的特征。根据物理原理,对于电感传感器和电容传感器,可以应用下面的近似公式: S≤D/2 式中,D是传感器的传感面直径。 S是传感器的动作距离 动作距离的定义 当用标准测试板轴向接近开关感应面,使开关输出信号发生变化时测量的开关感应面和测试板之间的距离。 标准测试板尺寸: 其边长或为传感器的直径,或为3Sn<3倍额定动作距离)取二者中较大者,厚度为1mm 材料:为ST37或碳钢

实验3电感式传感器实验

实验电感式传感器实验 实验项目编码: 实验项目时数:2 实验项目类型:综合性()设计性()验证性(√) 一、实验目的 了解模拟量电感传感器的响应特性;熟悉评估测量的重复性、直线度和磁滞误差;掌握确定模拟量电感传感器的灵敏度。 二、实验内容及基本原理 (一)实验内容 使用螺旋测微器带动电感式传感器衔铁横向位移,产生电感变化,利用测量电路,将电感变化转换成电压输出,从而将位移与电压输出建立联系。 (二)实验原理 差动变压器的工作原理电磁互感原理。差动变压器的结构如图1所示,由一个一次绕组1 和二个二次绕组2、3 及一个衔铁4 组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化,即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于把二个二次绕组反向串接(*同名端相接),以差动电势输出,所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器,通常简称差动变压器。 当差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响),它的等效电路如图2所示。图中U1为一次绕组激励电压;M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感:L1、R1 分别为一次绕组的电感和有效电阻;L21、L22分别为两个二次绕组的电感;R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。对于差动变压器,当衔铁处于中间位置时,两个二次绕组互感相同,因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。由于两个二次绕组反向串接,所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组L21,这时互感M1大,M2小, 图1 差动变压器的结构示意图图2 差动变压器的等效电路图 因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势,这时差动输出电动势不为零。在传感器的量程内,衔铁位移越大,差动输出电动势就越大。同样道理,当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零,但由于移动方向改变,所以输出电动势反相。 因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。

电感式位移传感器的设计

电感式传感器测量电路设计 学院:信自学院 姓名:xxxxx 学号:13 专业:自动化 班级:103班 2012年12月26日

目录 摘要 (3) 1.绪论 (5) 1.1 引言 (5) 1.2 传感器介绍 (5) 1.3 研究的基本内容,拟解决的主要问题 (7) 2.整体的方框图与工作原理 (8) 3.各个单元电路设计 (8) 3.1 8051单片机简介 (8) 3.2 电感式位移传感器的基本原理 (13) 3.3 电感测头的结构 (15) 3.4 正弦波电路的设计 (16) 3.5 零点残余电压的调整 (18) 3.6 交流放大电路 (20) 3.7 相敏检波电路 (22) 3.8 A/D转换及显示电路 (28) 4.软件部分的设计 (30) 4.1本系统设计的程序流程图 (30) 4.2单片机8051的C语言程序清单 (31)

5、参考文献 (33) 摘要 随着现代制造业的规模逐渐扩大,自动化程度愈来愈高。要保证产品质量,对产品

的检测和质量管理都提出了更高的要求。我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。电感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪,应用于微位移测量已有比较长的历史.国外生产的电感测微仪产品比较成熟,精度高、性能稳定,但价格昂贵.国内生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不高、高精度量程范围小等问题,一直与国外的传感器水平保持一定的差距.在超精密加工技术迅猛发展的今天,这种测量精度越来越显得不适应加工技术发展的需求.该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进.对电感测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行了分析和相应的设计。 关键词: 正弦波发生器,相敏检波,零点残余电压。 电感式位移传感器实例 电感式位移传感器实例

传感器课程设计-电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号120601240222 主要内容: 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计,通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量,并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器等技术。 基本要求: 1、能够检测0~20cm 的位移; 2、电压输出为1~5V; 3、电流输出为4~20mA; 主要参考资料: [1]贾伯年,俞朴.传感器技术[M].南京:东南大学出版社,2006:68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京:机械工业出版社,2005:5-9. [3]唐文彦.传感器[M].北京:机械工业出版社,2007: 48-50. [4]谢志萍.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002:80-90. 完成期限2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人 2015

年7月1日

摘要 测量位移的方法很多,现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器,常用的有电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法,光外差法,电镜法,激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗,长寿命,可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状,本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法,具有控制及数据处理等功能,结构简单、成本低等优点,可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词:电感式传感器;自感式传感器;测量位移;位移传感器

传感器与测试技术作业题第五章

传感器与测试技术作业题第 五章 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第五章电感式传感器 思考题: 1、说明变气隙型电感传感器、差动变压器式传感器和涡流传感器的主要组成、工作原理和基本特性。 答: a)变气隙型电感传感器主要由线圈、铁心、衔铁三部分组成的。线圈是套在铁心上的,在铁心与衔铁之间有一个空气隙,空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时,衔铁将产生位移,使空气隙δ发生变化,磁路磁阻R m发生变化,从而引起线圈电感的变化。线圈电感L的变化与空气隙δ的变化相对应,这样只要测出线圈的电感就能判定空气隙的大小,也就是衔铁的位移。 b)差动变压器式传感器主要由铁心、衔铁和线圈组成。线圈又分为初级线圈(也称激励线圈)和次级线圈(也称输出线圈)。上下两个铁心及初级、次级线圈是对称的。衔铁位于两个铁心中间。上下两个初级线圈串联后接交流激磁电压1,两个次级线圈按电势反相串联。它的优点是灵敏度高,一般用于测量几微米至几百微米的机械位移。缺点是示值范围小,非线性严重。 c)涡流传感器的结构很简单,有一个扁平线圈固定在框架上构成。线圈用高强度漆包线或银线绕制而成,用粘合剂站在框架端部,也可以在框架上开一条槽,将导线绕在槽内形成一个线圈。涡流传感器的工作原理是涡流效应,当一块金属导体放置在一变化的磁场中,导体内就会产生感应电流,这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈,所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量,可以测量振动、位移、厚度、转速、温度和硬度等参数,还可以进行无损探伤,并且具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、体积小等优点。 2、为什么螺管型电感传感器比变气隙型电感传感器有更大的测位移范围?答:变气隙型灵敏度高,因为原始气隙δ0一般取得很小(0.1~0.5mm),当气隙变化为△δ=1μm时,电感的相对变化量△L/L0可达0.01~0.002,因而它对处理电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重,为了减小非线性,量

电感式压力传感器设计

.. . . 机械工程测试技术基础 题目:电感式压力传感器设计 班级13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师红星 成绩

目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)

一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型,是由于磁性材料和磁导率不同,当压力作用于膜片时,气隙大小发生改变,气隙的改变影响线圈电感的变化,处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出,从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量围大;缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺,只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。

二、设计容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度:0.5%(线性、滞后、重复性). 灵敏度:1.0---1.5mV/V. 工作环境温度:—10O C~50O C. 适用对象:电子称,平台秤。 外壳材质:合金钢。 特殊要求:不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件:线圈,铁心,衔铁,连接导线,合金钢外壳。工作原理: 1-线圈2-铁心3-衔铁 (a)可变磁阻结构 (b)特性曲线

电感式压力传感器设计

机械工程测试技术基础 题目:电感式压力传感器设计 班级 13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师红星 成绩

目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)

一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型,是由于磁性材料和磁导率不同,当压力作用于膜片时,气隙大小发生改变,气隙的改变影响线圈电感的变化,处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出,从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量围大;缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺,只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。

二、设计容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度:0.5%(线性、滞后、重复性). 灵敏度:1.0---1.5mV/V. 工作环境温度:—10O C~50O C. 适用对象:电子称,平台秤。 外壳材质:合金钢。 特殊要求:不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件:线圈,铁心,衔铁,连接导线,合金钢外壳。工作原理: 1-线圈 2-铁心 3-衔铁 (a)可变磁阻结构 (b)特性曲线

部分习题参考答案(传感器原理与应用,第5章)

部分习题参考答案 第5章电感式传感器 5.1何谓电感式传感器?电感式传感器分为哪几类? 答: 电感式传感器是一种机-电转换装置,电感式传感器是利用线圈自感和互感 的变化实现非电量电测的一种装置,传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换 为电感或互感的变化。它可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等 参数。 电感式传感器种类:自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步 器。 5.2提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。 答:电感传感器采用差动形式,转换电路采用相敏检波电路可有效改善线性度。5.3说明单线圈和差动变间隙式电感传感器的结构、工作原理和基本特性。 答:参看教材和授课用PPT 5.4说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。答:差动变压器式传感器的铁芯处于中间位置时,在零点附近总有一个最小的输 出电压U,将铁芯处于中间位置时,最小不为零的电压称为零点残余电压。产0 生零点残余电压的主要原因是由于两个次级线圈绕组电气系数(互感M、电感 L、内阻R)不完全相同,几何尺寸也不完全相同,工艺上很难保证完全一致。 为减小零点残余电压的影响,除工业上采取措施外,一般要用电路进行补偿: ①串联电阻;②并联电阻、电容,消除基波分量的相位差异,减小谐波分量;③ 加反馈支路,初、次级间加入反馈,减小谐波分量;④相敏检波电路对零点残余 误差有很好的抑制作用。 5.5为什么螺线管式电传感器比变间隙式电传感器有更大的测位移范围? 答:螺线管式差动变压器传感器利用互感原理,结构是:塑料骨架中间绕一个初

级线圈,两次级线圈分别在初级线圈两边,铁心在骨架中间可上下移动,根据传感器尺寸大小它可测量1~100mm范围内的机械位移。变间隙式电感传感器是利 用自感原理,衔铁的与铁芯之间位移(气隙)与磁阻的关系为非线性关系,可动线性范围很小,因此测量范围受到限制。 5.6电感式传感器测量电路的主要任务是什么? 答:主要是将电感值的变化转变为容易测量的电参数,例如电压、电流、电信号的频率等。 5.7概述变间隙式差动变压器的结构、工作原理和输出特性,试比较单线圈和差 动螺线管式电传感器的基本特性,说明它们的性能指标有何异同? 答:参照教材和授课PPT。 5.8差动变压器式传感器的测量电路有几种类型?试述差动整流电路的组成和 基本原理。 答:全波电流输出、半波电流输出、全波电压输出、半波电压输出、相敏整流电压输出。 5.10什么叫电涡流效应?说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。电涡流 式传感器的基本特性有哪些?它是基于何种模型得到的? 答:(1)块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时,导 体内部会产生一圈圈闭和的电流,这种电流叫电涡流,这种现象叫做电涡流效应。 (2)形成涡流必须具备两个条件:第一存在交变磁场;第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场,金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时,导体内部就会产生涡流,这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化,使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。 (3)因为金属存在趋肤效应,电涡流只存在于金属导体的表面薄层内,实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同,存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸(线圈直径)有关。

部分习题参考答案(传感器原理及应用,第5章)

部分习题参考答案 第5章 电感式传感器 5.1 何谓电感式传感器?电感式传感器分为哪几类? 答: 电感式传感器是一种机-电转换装置,电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置,传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。它可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数。 电感式传感器种类:自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器。 5.2 提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。 答:电感传感器采用差动形式,转换电路采用相敏检波电路可有效改善线性度。 5.3 说明单线圈和差动变间隙式电感传感器的结构、工作原理和基本特性。 答:参看教材和授课用PPT 5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。 答:差动变压器式传感器的铁芯处于中间位置时,在零点附近总有一个最小的输出电压0U ,将铁芯处于中间位置时,最小不为零的电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的主要原因是由于两个次级线圈绕组电气系数(互感 M 、电感L 、内阻R )不完全相同,几何尺寸也不完全相同,工艺上很难保证完全一致。 为减小零点残余电压的影响,除工业上采取措施外,一般要用电路进行补偿:①串联电阻;②并联电阻、电容,消除基波分量的相位差异,减小谐波分量;③加反馈支路,初、次级间加入反馈,减小谐波分量;④相敏检波电路对零点残余误差有很好的抑制作用。 5.5 为什么螺线管式电传感器比变间隙式电传感器有更大的测位移范围? 答:螺线管式差动变压器传感器利用互感原理,结构是:塑料骨架中间绕一个初

级线圈,两次级线圈分别在初级线圈两边,铁心在骨架中间可上下移动,根据传感器尺寸大小它可测量1~100mm范围内的机械位移。变间隙式电感传感器是利用自感原理,衔铁的与铁芯之间位移(气隙)与磁阻的关系为非线性关系,可动线性范围很小,因此测量范围受到限制。 5.6 电感式传感器测量电路的主要任务是什么? 答:主要是将电感值的变化转变为容易测量的电参数,例如电压、电流、电信号的频率等。 5.7 概述变间隙式差动变压器的结构、工作原理和输出特性,试比较单线圈和差 动螺线管式电传感器的基本特性,说明它们的性能指标有何异同? 答:参照教材和授课PPT。 5.8 差动变压器式传感器的测量电路有几种类型?试述差动整流电路的组成和 基本原理。 答:全波电流输出、半波电流输出、全波电压输出、半波电压输出、相敏整流电压输出。 5.10 什么叫电涡流效应?说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。电涡流 式传感器的基本特性有哪些?它是基于何种模型得到的? 答:(1)块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时,导体内部会产生一圈圈闭和的电流,这种电流叫电涡流,这种现象叫做电涡流效应。 (2)形成涡流必须具备两个条件:第一存在交变磁场;第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场,金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时,导体内部就会产生涡流,这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化,使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。 (3)因为金属存在趋肤效应,电涡流只存在于金属导体的表面薄层内,实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同,存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸(线圈直径)有关。

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