您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:满堂彩 > 磁航向 >

位移传感器的原理和应用

发布时间:2019-07-07 15:14 来源:未知 编辑:admin

  位移传感器的原理和应用_机械/仪表_工程科技_专业资料。第4章 位移传感器 4.1 位移传感器引入 ? 电梯超载 ? 植物生长过程检测 4.2 电感式传感器 工作原理 线圈自感 ? W? W 2 L? ? ? I I Rm ——线圈总磁链,单

  第4章 位移传感器 4.1 位移传感器引入 ? 电梯超载 ? 植物生长过程检测 4.2 电感式传感器 工作原理 线圈自感 ? W? W 2 L? ? ? I I Rm ——线圈总磁链,单位:韦伯; I——通过线圈的电流,单位:安培; W——线圈的匝数; Rm——磁路总磁阻,单位:1/亨。 a)气隙型 b)截面型 自感式传感器原理图 c)螺管型 Rm ? ?li /?i Si ? 2? / ?0 S l i ——各段导磁体的长度; U i——各段导磁体的磁导率; S i ——各段导磁体的截面积; δ ——空气隙的厚度; U0 ——真空磁导率 S ——空气隙截面积 L ? W 2 / ? ? ? li / ?i Si ? ? 2? / ? 0 S ? ? ? L ? f ?? , S ? 线圈中放入圆形衔铁 返 回 上一页 L ? f1 ?? ? 变气隙型传感器 L ? f 2 ?S ? 变截面型传感器 可变自感 螺管型传感器。 下一页 变面积式自感传感器 ? 传感器气隙长度保持不变,令磁通截面积随被测非电 量而变,设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同,则此 变面积自感传感器自感L为 L? W2 l? ? l W 2 ?0 ? s ? K ?s l? ?0 s ? 0 ? r s? 灵敏度 k0 ? dL ? K? ds 变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下, 输入与输出呈线性关系;因此可望得到较大的线性范围。 但是与变气隙式自感传感器相比,其灵敏度降低。 返 回 上一页 下一页 螺线W ? rc ? l c ? L0 ? L10 ? L20 ? ?1 ? ?? r ? 1?? ? ?r? l? l ? ? ? ? ? ? 2 2 (3.1.21) L10,L20——分别为线圈Ⅰ、Ⅱ的初始电感值;rc为活动铁 心半径,2lc为活动铁心长度 返 回 上一页 下一页 自感式位移传感器 1 传感器引线测 簧 杆 3 磁芯 6 防转件 9 密封件 电感式位移传感器 ? 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、 磁体位置来改变电感或互感的电感量或 压磁效应原理制成的。主要用于位移、 压力、力、振动、加速度等参数的测量。 电感式接近开关(非埋入式) ? DC10~30V,三线NPN输出,常开。检测距离: 5mm。安装时接近开关检测面不可以和周围金 属齐平面。 电感式接近开关(埋入式) ? DC12~24V,三线NPN输出,常开。检测距离: 4mm。能检测金属物体,特别对铁金属,但选 择非铁金属时,其检测距离会大大的缩短。性 能稳定,是最常用的检测方法。安装时接近开 关检测面和周围金属齐平面。 4.3 差动变压器 差动变压器是把被测的非电量变化转换 成线圈互感量的变化。这种传感器是根 据变压器的基本原理制成的,并且次级 绕组用差动的形式连接,故称之为差动 变压器式传感器。 变隙式 变面积式 螺线管式 (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 返 回 上一页 下一页 变隙式差动变压器 当一次侧线圈接入激励电压后,二次侧线圈将产生感应电压输出 互感变化时,输出电压将作相应变化 两个初级绕组的同名端顺向串联, 而两个次级绕组的同名端则反向串联。 返 回 上一页 下一页 1. 工作原理 当没有位移时,衔铁C处于初始平衡位置, 它与两个铁芯的间隙为δ a0 =δ b0=δ 0 两个次级绕组的互感电势相等,即e2a=e2b。 由于次级绕组反向串联,因此,差动变压器输出电压 ? U 2 ? e 2 a ? e2b ? 0 当被测体有位移时,与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化, 使δ a≠δ b 两次级绕组的互感电势e2a≠e2b,输出电压 ? U 2 ? e 2 a ? e2b ? 0 电压的大小反映了被测位移的大小,通过用相敏检波等电路处理, 使最终输出电压的极性能反映位移的方向。 返 回 上一页 下一页 螺线管式差动变压器 返 回 上一页 下一页 1. 工作原理 1-活动衔铁;2-导磁外壳; 3-骨架;4-匝数为W1初级绕组; 5-匝数为W2a的次级绕组; 6-匝数为W2b的次级绕组 返 回 上一页 下一页 当初级线圈绕组加上适当频率的电压激 励时,在两个绕组W2A和W2B产生感应电 ? ? 动势 E2 A 和 E2 B ,当活动衔铁处于初始平 ? ? ? ? ? 衡位置时,E ? E 则 U ? E ? E ? 0 ? 当活动衔铁偏离平衡位置时,则 ? 2A 2B 2 2A 2B ? ? ? U2 ? E2 A ? E2 B ? 0 图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线 返 回 上一页 下一页 力和力矩的测量 1-线-弹性元件 优点:承受轴向力时应力分布均匀; 当长径比较小时,受横向偏心的分力的影响较小。 微小位移的测量 1-测端 2-防尘罩 3-轴套 4-圆片簧 5-测杆 6-磁筒 7-磁芯 8-线-导线 电感式滚柱直径分选装置 3.2.8 滚柱直径分选装置 4—被测滚柱 5—落料管 8—限位挡板 9—电磁翻板 21 1—气缸 2—活塞 3—推杆 6—电感测微器 7—钨钢测头 10—容器(料斗) 电感式滚柱直径分选装置(外形) (参考中原量仪股份有限公司资料) 滑道 分选仓位 轴承滚子外形 22 201 电感式滚柱直 径分选装置外 形(参考无锡市通达滚 子有限公司资料) 滑道 落料振动 台 11个分选仓位 废料仓 23 201 粗糙度仪外形 24 电感式轮廓仪 旁向式 电感 测微头 25 电感式不圆度计原理 该圆度计采用旁向式电感测微头 26 电感式不圆度测量系统外形 (参考洛阳汇智测控技术有限公司资料) 测量头 旋转盘 27 4.4 涡流传感器 涡流: 成块的金属置于变化的磁场中,或者在固 定磁场中运动时,金属导体内就要产生感 应电流,这种电流的流线在金属内是闭合 的,所以称为涡流。 涡流产生的必 要条件是: ①存在交变磁场; ②导体处于交变磁场中。 涡流式传感器的变换原理: 利用金属导体在交流磁场中的涡流效应。 28 高频反射式涡流传感器工作原理 图3.2.11 涡流的发生 29 涡流式传感器的应用 涡流式传感器主要用于位移、振动、转速、 距离、厚度等参数的测量。 由于涡流式传感器测量范围大、灵敏度高、 结构简单、抗干扰能力强以及可以非接触测 量等优点,广泛用于工业生产和科学研究的 各个领域。 30 位移测量 它可以用来测量各种形式的位移量。图3.2.12是位移计 测量示意图。(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。 图3.2.12 位移计测量示意图 1-被测件;2-传感器探头 31 测量注塑机开合模的间隙 偏心和振动检测 零件识别 32 振幅测量 (a)为汽轮机和空气压缩机常用的以涡流式传感器来监控 主轴的径向振动的示意图; (b)为测量发动机涡轮叶片的振幅的示意图; (c)在研究轴的振动时,常需要了解轴的振动形状,做出 轴振形图。通常使用数个传感器探头并排地安置在轴附近。 用多通道指示仪输出至记录仪。在轴振动时,可以获得各 个传感器所在位置轴的瞬时振幅,从而画出轴振形图。 图3.2.13 振幅测量示意图 1-被测体;2-传感器探头 33 测量悬臂梁的振幅及频率 对桥梁、丝杆等机械结构的振 动测量,须使用多个传感器。 汽轮机叶片测试 34 厚度测量 (a)图中,当金属板1的厚度变化时,将使传 感器探头2与金属板间距离改变,从而引起输出电 压的变化。由于在工作过程中金属板会上、下波动, 这将影响测量精度。 图3.2.14 厚度计测量示意图 1-被测物;2-传感器探头 35 在被测板1的上、下方各装一个传感器探头2,其 间距离为D,而它们与板的上、下表面分别相距 x1和x2,这样板厚 t ? D ? ?x1 ? x2 ?,当两个传感器在 工作时分别测得x1和x2 ,转换成电压值后相加。 相加后的电压值与两传感器间距离D对应的设定电 压再相减,就得到与板厚相对应的电压值。 36 涂层厚度仪 测量线 转速测量 在一个旋转体上开一条或数条槽如图3.2.15(a)所示,或者做 成齿,如图3.2.15(b)所示,旁边安装一个涡流传感器。当旋 转体转动时,涡流传感器将周期性地改变输出信号,此电压 经过放大、整形,可用频率计指示出频率数值。此值与槽数 和被测转速有关,即 f N ? ? 60 n 涡流传感器 图3.2.15 转速测量 38 5. 涡流探伤 可以用来检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以及 用于焊接部位的探伤等。 裂纹将引起金属的电阻率、磁导率的变化。在裂 纹处也可以说有位移值的变化。这些综合参数( x, ? , ? )的变化将引起传感器参数的变化,通过测量传感器 参数的变化即可达到探伤的目的。 39 在探伤时,重要的是缺陷信号和干扰信号比。为了获得需要 的频率而采用滤波器,如图3.3.16(a)所示,需要进一步抑 制干扰信号,可采用幅值甄别电路。把这一电路调整到裂缝 信号正好能通过的状态,凡是低于裂缝信号都不能通过这一 电路,这样干扰信号都抑制掉了。如图3.2.16(b)所示。 图3.2.16 用涡流探伤时的测量信号 40 电涡流探伤仪 电涡流焊管探伤 电涡流裂纹探测 41 电涡流传感器 4.5 电容式传感器 1.工作原理及类型 ? S ? r? 0 S C? ? d d S d ε S ——极板相对覆盖面积; d ——极板间距离; εr——相对介电常数; ε0——真空介电常数,; ε ——电容极板间介质的介电常数。 变极距(δ)型: (a)、(e) 变面积型(S)型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g) (h) 变介电常数(ε )型: (i)~(l) 返 回 上一页 下一页 2. 变极距型电容传感器 初始电容 C 0 ? 若极距缩小△d ?d ) ? 0? r s C0 d C ? C 0 ? ?C ? ? ? 2 ?d d ? ?d ? ?d ? 1? 1? ? ? d d ? ? C 0 (1 ? ? 0? r s d C与 ?d 非线性关系 若△d/d1时,则式(3.3.3)可简化为 ?d C ? C0 ? C0 d 返 回 上一页 最大位移应小于间距的1/10 在实际应用中,采用差动式改善其非线. 变面积型电容传感器 当动极板相对于定极板沿着长度 方向平移时,其电容变化量化为 ?C ? C0 ? C ? ? 返 回 上一页 ? 0? r ab ? 0? r (a ? ?x )b d d △C与△x间呈线性关系 下一页 ? d ? 0 ? r b ?x 电容式角位移传感器 当θ=0时 C0 ? 当θ≠0时 ? 0? r s0 d0 ? ? 0? r s0 (1 ? ) ? ? C ?C ? C? 0 0 d0 ? 传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系 返 回 上一页 下一页 4. 变介电常数型电容式传感器 初始电容 2??H C0 ? D ln d 电容与液位的关系为: 2?? 1 h 2?? ( H ? h) 2??H 2?h(? 1 ? ? ) 2?h(? 1 ? ? ) C? ? ? ? ? C0 ? D D D D D ln ln ln ln ln d d d d d 电容式液位传感器 返 回 上一页 可见,传感器的电容量正比于液 位的高度h 下一页 C ? C1 ? C 2 ? ? 0 b0 b0为极板的宽度 ? r1 ( L0 ? L) ? ? r 2 L d0 当L=0时,若 ? r1 ? 1 传感器的初始电容 C0 ? ? 0? r1 L0 b0 d0 返 回 ? ? 0 L0 b0 d0 上一页 下一页 当被测电介质进入极板间L深度 后,引起电容相对变化量为 ?C C ? C 0 (? r 2 ? 1) L ? ? C0 C0 L0 电容变化量与电介质移动量L呈线性关系 电容式传感器的应用 1. 电容式差压传感器 2. 电容式加速度传感器 3. 电容式振动位移传感器 4. 容栅式传感器 返 回 上一页 下一页 电 容 式 差 压 传 感 器 玻璃盘 镀金层 p1 P2 金属 膜片 C1 C2 电极引线 结构简单、灵敏度高、响应速度快(约100ms) 能测微小压差(0~0.75Pa)、真空或微小绝对压力 需把膜片的一侧密封并抽成高线Pa)即可 返 回 上一页 下一页 1151差压变送器 电 容 式 加 速 度 传 感 器 4 5 A面 3 2 6 Cx1 Cx2 1 B面 1、5 -固定极板 2-壳体 3-簧片 4 -质量块 6- 绝缘体 精度较高,频率响应范围宽,量程大,可以测很高的加速度 返 回 上一页 下一页 振动 被测物 电容式 传感器 电 容 式 位 移 传 感 器 应 用 a)测振幅 电容式 传感器 被测轴 b)测轴回转精度和轴心偏摆 返 回 上一页 下一页 电容式称重传感器 电容式接近开关 ? 属于一种具有开关量输出的位置传感器,它由LC高 频振荡电路、信号转换处理电路等部分组成 当没有物体靠近感应电极时,感应电极与大地间的 电容量C非常小,LC高频振荡器正常振荡。 当被检测物体(如与大地有很大分布电容的人体、 液体等)靠近感应电极时,感应电极对地电容C增大, 使得高频振荡器的振荡减弱直至停振。 ? ? 59 电容式接近开关在物位测量控制中的应用 60 电 荷 平 衡 式 位 移 传 感 器 VR C M ? VM C R ? 0 VM C M VR ?? CR 可变电压VM与测头的位置成比例 已在类似于孔径测量仪等便携式测量工具中应用。 返 回 上一页 下一页 4. 容栅式传感器 (1) 基本类型及工作原理 (2) 容栅式传感器应用 返 回 上一页 下一页 (1) 基本类型及工作原理 ? ? 长容栅 圆容栅 片状 柱状 返 回 上一页 下一页 长容栅 返 回 上一页 下一页 C max ?ab ?n ? a , b-栅极片长度和宽度 n-动尺栅级片数 C Cmax 0 a W 3a 2W x 返 回 上一页 下一页 片状圆容栅 C max ?a?r ? r ?n 2? 2 2 2 1 ? r2 , r1 - 圆盘栅极片外半径和内半径 a - 每条栅极片对应的圆心角(rad) 返 回 上一页 下一页 柱状圆容栅 返 回 上一页 下一页 (3) 容栅式传感器应用 ? ? 主要应用于量具、量仪和机床数显装置。 角位移容栅传感器已在电子数显千分尺 及机床分度盘中应用。 线位移容栅传感器已在电子数显卡尺、 数显深度尺、数显高度尺、机床数显标 尺中应用 返 回 上一页 ? 容栅式轮胎花纹深度尺 容栅式错位量测量仪 系列产品 容栅式传感器应用 瑞士tesa数显千分尺 数显卡尺 三爪内径千分尺 71

http://caracurran.com/cihangxiang/212.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有