電工學(xué).電感式傳感器第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1自感型--可變磁阻式一、工作原理及結(jié)構(gòu)形式1、工作原理自感式傳感器原理圖iΔδδ上式表明，，當(dāng)W一定時，、、中的任何一項(xiàng)發(fā)生變化（而保持其他兩項(xiàng)不變），將導(dǎo)致發(fā)生變化，并且呈單值對應(yīng)關(guān)系。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2．結(jié)構(gòu)形式⑴變氣隙式(、不變，如右圖a)靈敏度（非線性，工作范圍較小，一般＝0.1～0.5mm，＝（0.1～0.2））(2)變面積式(、不變，如右圖b)靈敏度（線性，工作范圍較寬

）

工作原理演示工作原理演示第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月變氣隙式自感傳感器工作原理動畫演示第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月變面積式自感傳感器工作原理動畫演示第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)螺管式自感傳感器它與前兩種傳感器相比，有以下特點(diǎn)：⑴結(jié)構(gòu)簡單，制造裝配容易；⑵由于磁路大部分為空氣，易受外部磁場干擾；⑶由于空氣隙大，磁路磁阻大，固靈敏度較前兩種低，但線性范圍大；⑷由于磁阻高，為了達(dá)到某一電感量，需要的線圈匝數(shù)多，因而線圈分布電容大；單螺管線圈型第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)差動式自感傳感器：

上述三種自感式傳感器，由于線圈電流的存在，銜鐵上始終作用有電磁吸力，影響測量準(zhǔn)確度；而且易受電源電壓、頻率的波動與溫度變化等外界干擾的影響，因此不適合精密測量。為了克服上述缺點(diǎn)，所以大都采用差動式。采用差動連接，可以改善非線性，提高靈敏度。若將這兩個線圈接入電橋作為電橋的鄰臂，則第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月差動式自感型傳感器的測量電路

將電感的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓的變化，常采用交流電橋或諧振電路。電感電容傳感器傳感器●平衡條件交流電橋第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

先將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再從放大器的輸出信號中取出放大了的緩變信號。解調(diào)器交流放大傳感器振蕩器

調(diào)制器調(diào)制波已調(diào)波（載波）放大后的已調(diào)波調(diào)制與解調(diào)過程放大后的調(diào)制波交流電橋的調(diào)幅作用第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制信號x(t)0t載波信號z(t)0t已調(diào)波第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月a)幅度凋制(AM)b)頻率調(diào)制(FM)c)相位調(diào)制(PM)第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)3幅度調(diào)制

調(diào)幅是將一個高頻正弦信號（或稱載波）與測試信號相乘，使載波信號幅值隨測試信號的變化而變化．緩變信號調(diào)制高頻信號放大放大高頻信號解調(diào)放大緩變信號第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（頻譜分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（數(shù)學(xué)分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器低通濾波器z(t)x(t)第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)：同步調(diào)治與解調(diào)實(shí)驗(yàn)

上述調(diào)制方法，將信號x(t)直接與載波z(t)相乘．這種調(diào)幅波具有極性變化，解調(diào)時必須再乘與z(t)相位相同的z’(t)方能復(fù)原出原信號，故稱同步解調(diào)．

第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)非抑制調(diào)幅

若對信號x(t)進(jìn)行偏置，疊加一個直流分量D，使偏置后的信號都具有正電壓。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制與解調(diào)調(diào)幅第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3調(diào)制與解調(diào)解調(diào)二極管檢波低通濾波第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3調(diào)制與解調(diào)調(diào)幅波的波形失真a）過調(diào)失真：對于非抑制調(diào)幅，要求其直流偏置必須足夠大，否則x(t)的相位將發(fā)生180。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3調(diào)制與解調(diào)b)重疊失真：調(diào)幅波是由一對每邊為fm的雙邊帶信號組成．當(dāng)載波頻率fz較低時，正頻端的下邊帶將與負(fù)頻端的下邊帶相重疊．要求:fz＞fm

第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3調(diào)制與解調(diào)動手做：用個人測試實(shí)驗(yàn)室中數(shù)字信號發(fā)生器、波形運(yùn)算器等軟件芯片，設(shè)計(jì)一個非抑制調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電感式接近傳感器（金屬）4.電感式傳感器第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)用低成本四線制無二次儀表傳感器4.電感式傳感器第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2互感型--差動變壓器WW1W2Esx-x工作原理:互感現(xiàn)象.EwEout4.電感式傳感器兩個次級線圈反極性連接（同名端相連）

①Es的絕對值大小反映了鐵芯位移的大小；②Es正負(fù)反映了鐵芯移動的方向。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月單螺管線圈型螺管線圈差動雙螺管線圈差動型傳感器測量電路~4.電感式傳感器第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月差動變壓器測量電路4.電感式傳感器1．差動變壓器的輸出是一個調(diào)幅波，因此必須進(jìn)行解調(diào)：相敏檢波＋差動整流＋低通濾波。

第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月差動變壓器測量電路——差動整流電路差動整流：對兩個次級線圈分別整流，再差動輸出（輸出的是一個直流信號）。

第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1．零點(diǎn)殘余電壓（零位輸出）：當(dāng)鐵芯位于中間位置時，理論上變壓器的輸出為零，但由于兩個次級線圈的不同，使實(shí)際輸出電壓不為零，這個不平衡電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。2．零點(diǎn)殘余電壓的消除：利用電橋調(diào)平衡進(jìn)行補(bǔ)償。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月差動變壓器位移傳感器4.電感式傳感器第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月案例：板的厚度測量~4.電感式傳感器第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月案例：張力測量4.電感式傳感器第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2渦流式原理:渦流效應(yīng)4.電感式傳感器第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)其中某一個變量作變化，其他變量固定時，i與該變量呈單值對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)電磁場的理論,渦電流從上式可以看出，渦電流的貫穿深度有限（趨膚效應(yīng)），它隨激勵電流的頻率的增大而減小，有關(guān)、關(guān)系可參見教材圖4-22。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月原線圈的等效阻抗Z變化：4.電感式傳感器第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電感式傳感器第36頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品：4.電感式傳感器第37頁，課件共39