1、13-1 自感式1.掌握單線圈變隙式和差動變隙式電感傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、測量范圍與靈敏度和線性度之間的關(guān)系工作原理：傳感器工作時，銜鐵與被測體連接。當被測體如圖示方向產(chǎn)生的位移時，銜鐵與其同步移動，引起磁路中氣隙磁阻發(fā)生相應的變化，從而導致線圈電感變化。因此，只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵（即被測體）位移量的大小和方向。2工作原理：差動變隙式電感傳感器由兩個相同的電感線圈和磁路組成。測量時，銜鐵通過導桿與被測體相連，當被測體按圖示方向上下移動時，導桿帶動銜鐵也以相同的位移量上下移動，使兩個磁回路中的磁阻發(fā)生大小相等、符號相反的變化，導致一個線圈的電感量增加，另一個線圈的電感量則減

2、小，形成差動形式。3閉磁路變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。42.掌握單線圈螺線管式和差動螺線管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)（圖）、工作原理、優(yōu)缺點和應用工作原理：進行測量時，活動鐵芯的左端與被測體連接。當活動鐵芯隨被測體移動時，導致線圈電感量發(fā)生變化，即線圈電感量與鐵芯插入深度X有關(guān)。優(yōu)缺點：優(yōu)點是測量范圍大、線性度好、結(jié)構(gòu)簡單和便于制作，缺點是靈敏度低。應用：測量大量程直線位移。5工作原理：活動鐵芯與被測體連接，鐵芯初始狀態(tài)處于對稱位置上，使兩邊螺線管的初始電感值相等，當被測體帶動鐵芯移動X（例如右移X）后，使右邊電感值增加，左邊電感值減小，形成差動特征。63.掌握電感式配用測量電

3、路（圖）和名稱；一般了解電路的工作原理。（1）變壓器式交流電橋（2）帶有相敏整流的交流電橋iUB22U22UAOCZ1Z2oUUiZ1Z2AD1D2D3D4VZ3Z4ECFDBU073-2 差動變壓器式1.掌握差動變壓器式傳感器定義、結(jié)構(gòu)種類把被測的非電量的變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。因為這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且其次級繞組都用差動形式連接，所以又叫差動變壓器式傳感器，簡稱差動變壓器。結(jié)構(gòu)種類：變隙式、變面積式和螺線管式。2.了解變隙式差動變壓器傳感器的工作原理、輸出特性；掌握其靈敏度與初始平衡位置的氣隙大小的關(guān)系。變隙式差動變壓器傳感器的靈敏度與初始平衡

4、位置的氣隙大小成反比。83.掌握螺線管式差動變壓器的結(jié)構(gòu)（圖）、線圈繞組的排列方式、工作原理、影響靈敏度的因素、改善線性度的方法、零點殘余電壓（定義、不良影響、基波產(chǎn)生的主要原因及消除方法）1234561.活動銜鐵2.導磁外殼3.骨架4.匝數(shù)為W1的初級繞組5.匝數(shù)為W2a的次級繞組6.匝數(shù)為W2b的次級繞組螺線管式差動變壓器傳感器主要由線圈組合、活動銜鐵和導磁外殼三部分組成。線圈繞組排列方式：一節(jié)式、二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式和五節(jié)式。通常多采用二節(jié)式和三節(jié)式。9工作原理：以三節(jié)式差動變壓器為例，將兩個匝數(shù)相等的次級繞組的同名端反向串聯(lián)，當初級繞組W1加以激磁電壓 時，根據(jù)變壓器的作用原理在兩個

5、次級繞組W2a和W2 b中就會產(chǎn)生感應電勢 和 如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱，則當活動銜鐵處于初始平衡位置時，當活動銜鐵向某一個次級線圈方向移動時，則該次級線圈內(nèi)磁通增大，使其感應電勢增加，差動變壓器有輸出電壓。其數(shù)值反映了活動銜鐵的位移。1UaE2bE2baEE220222baEEU10影響靈敏度的因素：電源頻率和輸入激磁電壓。改善線性度的方法：取測量范圍為骨架長度的1/10到1/4；f采用中頻（400Hz-10KHz )；配用相敏檢波式測量電路。零點殘余電壓是差動變壓器在零位移時的輸出電壓，是評定差動變壓器性能的主要指標之一。它的存在，會造成傳感器在零位附近的靈敏度降低、分辨率變差和測

6、量誤差增大?；óa(chǎn)生的原因主要是傳感器兩個次級繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對稱；11消除方法（1）工藝上保證兩個次級繞組對稱（幾何尺寸，電氣參數(shù)，磁路），結(jié)構(gòu)上，可采用可調(diào)端蓋機構(gòu)，另外，銜鐵和導磁外殼等磁性材料必須經(jīng)過熱處理，消除內(nèi)部殘余應力，使其磁性能具有較好的均勻性和穩(wěn)定性；（2）采用導磁性能良好的材料制作傳感器殼體，兼顧屏蔽作用，以抗外界干擾，設(shè)置靜電屏蔽層； （3）工作區(qū)域設(shè)計在鐵芯磁化曲線的線性段，減小三次諧波；（4）外電路補償法；（5）選用相敏檢波作為測量電路。124.掌握差動變壓器可以測量的物理量和配用測量電路的名稱及差動半波整流電路（圖）差動變壓器不僅可以直接用于位移的測量，而

7、且還可以測量與位移有關(guān)的任何機械量，如振動、加速度、應變、比重、張力和厚度等。配用測量電路：差動相敏檢波電路和差動整流電路。差動半波整流電路：見P87圖3-29（a）5.一般了解差動變壓器配用的差動相敏檢波電路的工作原理和基本特性、差動整流電路的工作原理。133-3 電渦流式1.了解電渦流式傳感器的分類2.掌握電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)及其與被測體組成測量系統(tǒng)的依賴關(guān)系、影響系統(tǒng)性能的主要部件電渦流傳感器的基本結(jié)構(gòu)主要由線圈和框架組成，其中激磁線圈是主體，因而它的性能、尺寸、形狀對整個測量系統(tǒng)的性能產(chǎn)生重要影響。電渦流傳感器測量系統(tǒng)是由傳感器和被測體兩部分組成，利用兩者的磁性耦合程度來實現(xiàn)對被測

8、量的測試任務。因而被測體的材料、形狀和大小必將對傳感器特性產(chǎn)生影響。143.掌握電渦流傳感器的工作原理、電渦流強度與距離（線圈與被測體）的關(guān)系、測量位移時得到較好線性度和靈敏度的條件工作原理：傳感器的激磁線圈通正弦交變電流時，在其周圍產(chǎn)生交變磁場，使被測金屬導體內(nèi)產(chǎn)生電渦流。它的存在削弱激磁線圈內(nèi)磁場的變化。使線圈等效阻抗發(fā)生變化（對比無被測金屬時變?。Ｔ撟兓耆Q于被測金屬導體的電渦流效應。而電渦流的強度與被測金屬導體的電阻率、磁導率及幾何形狀有關(guān)，又與線圈的幾何參數(shù)、線圈中激磁電流的頻率有關(guān)，還與線圈與被測金屬導體間的距離等參數(shù)有關(guān)。如果保持上述中的其它參數(shù)不變，而只改變其中的一個參數(shù)

9、，則傳感器線圈的阻抗就僅僅是這個參數(shù)的單值函數(shù)。通過測量線圈阻抗的變化量，即可實現(xiàn)對該參數(shù)的測量。15電渦流強度與距離（線圈與被測體）的關(guān)系：非線性，且隨著距離的增加，電渦流將迅速減小。當利用電渦流式傳感器測量位移時，只有在x/ras1（一般取x/ras=0.05-0.15）的范圍才能得到較好的線性和較高的靈敏度；即應讓線圈與被測體之間的距離大大地小于線圈地半徑。4.了解高頻反射式電渦流傳感器要求被測物體有一定厚度地道理。165.掌握被測物體材料電阻率和相對磁導率及被測平面直徑大小與電渦流傳感器靈敏度的關(guān)系、傳感器與非被測金屬物之間的距離對其測量結(jié)果的影響被測體的電阻率和相對磁導率r愈小，傳感

10、器的靈敏度愈高。被測體短路環(huán)與線圈外半徑之比ra/ras 愈大，電渦流效應的利用愈充分，傳感器靈敏度愈高。用電渦流傳感器進行測量時，不屬于被測體的金屬物與激磁線圈之間，至少要有一個線圈直徑的間隔。6.了解電渦流式傳感器配用測量電路的名稱；一般了解傳感器用于位移測量，并配用定頻調(diào)幅式測量電路的分析174-1 電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)型式1.掌握電容傳感器的定義、測量哪些機械和熱工參量，變間隙式和變面積式及變介電常數(shù)式三種電容傳感器的基本測量對象以電容器作為敏感元件，將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化的傳感器稱為電容式傳感器。變間隙式一般測量微小的線位移，變面積式則用來測角位移或較大的線位移

11、，變介電常數(shù)式用于固體或液體的物位測量。182.掌握變間隙式電容傳感器的工作原理、靈敏度與非線性誤差的矛盾關(guān)系及解決辦法工作原理：變間隙式電容傳感器由固定極板和可動極板組成。當可動極板隨著被測參數(shù)的變化相對固定極板移動時，引起極板間的距離d的變化。從而引起電容量發(fā)生變化。測量出電容量，即可推算出位移。變間隙式電容傳感器的提高靈敏度和減小非線性誤差是相矛盾的。為了解決這一矛盾，大都采用差動式電容傳感器3.一般了解部分固體介質(zhì)的變間隙式和變面積式電容傳感器的工作原理。了解部分固體介質(zhì)的變間隙式電容傳感器非線性誤差與靈敏度之間的關(guān)系194.掌握測量介質(zhì)介電常數(shù)變化和介質(zhì)厚度的變介電常數(shù)式電容傳感器的原理圖204-2 電容式傳感器的測量電路及應用1.一般了解電容式傳感器的優(yōu)缺點。了解分布電容對應用的影響2.掌握電容式傳感器配用測量電路（圖）及電路中各參數(shù)的意義（表示什么）（1）交流電橋iUU0UC1C2C3CX21差動電橋測量電路C0電容式傳感器初始電容C電容式傳感器的輸出電容變化值0UC0+C 2/U2/UC0-C iUAB22（2）緊耦合電橋電路C0電容式傳感器平衡狀態(tài)時輸出電容值C電容式傳感器的輸出 電容變化值UC0+CC0-C0UML0L023