传感器与检测技术3电感式位移传感器.pptx

1四四 电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器自感式传感器自感式传感器自感式传感器自感式传感器互感式传感器互感式传感器互感式传感器互感式传感器电涡流式传感器电涡流式传感器电涡流式传感器电涡流式传感器2（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理变磁阻式传感器变磁阻式传感器变磁阻式传感器变磁阻式传感器总磁阻总磁阻总磁阻总磁阻线圈匝数线圈匝数线圈匝数线圈匝数两式联立得两式联立得:I I 为线圈中所通交流电的有效值。为线圈中所通交流电的有效值。3（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理空气导磁率空气导磁率空气导磁率空气导磁率磁导率磁导率磁导率磁导率导磁率导磁率导磁率导磁率H/mH/mH/mH/m而而而而其中其中其中其中4（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理如果如果S S保持不变，则保持不变，则L L为为 的单值函数，构成的单值函数，构成变气变气隙式隙式自感传感器自感传感器若保持若保持 不变，使不变，使S S随被测量（如位移）变化，则随被测量（如位移）变化，则构成构成变截面式变截面式自感传感器，自感传感器，5（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理a)气隙型气隙型 b)截面型截面型 c)螺管型螺管型6（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理电感传感器特性电感传感器特性7（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理8（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性衔铁下移衔铁下移 9（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性10（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性11（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性衔铁上移衔铁上移 12（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性13（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性14（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性15（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v变气隙式自感传感器的输出特性变气隙式自感传感器的输出特性变间隙式自感传感器的测量范围与灵敏度及线性度（）是相矛盾的，因此变隙式自感式传感器适用于测量微小位移场合。为了减小非线性误差，实际中广泛采用差动变隙式电感传感器。16（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v差动式自感传感器差动式自感传感器vv在在在在实实实实际际际际使使使使用用用用中中中中，常常常常采采采采用用用用两两两两个个个个相相相相同同同同的的的的传传传传感感感感线线线线圈圈圈圈共共共共用用用用一一一一个个个个衔衔衔衔铁铁铁铁，构构构构成成成成差差差差动动动动式式式式自自自自感感感感传传传传感感感感器器器器，两两两两个个个个线线线线圈圈圈圈的的的的电电电电气气气气参参参参数数数数和和和和几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸要要要要求求求求完完完完全全全全相相相相同同同同。这这这这种种种种结结结结构构构构除除除除了了了了可可可可以以以以改改改改善善善善线线线线性性性性、提提提提高高高高灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度外外外外，对对对对温温温温度度度度变变变变化化化化、电电电电源源源源频频频频率率率率变变变变化化化化等等等等的的的的影影影影响响响响也也也也可可可可以以以以进进进进行行行行补补补补偿偿偿偿，从从从从而而而而减减减减少了外界影响造成的误差。少了外界影响造成的误差。少了外界影响造成的误差。少了外界影响造成的误差。17（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v差动式自感传感器差动式自感传感器vv差差差差动动动动气气气气隙隙隙隙式式式式电电电电感感感感传传传传感感感感器器器器由由由由两两两两个个个个相相相相同同同同的的的的电电电电感感感感线线线线圈圈圈圈、和和和和磁磁磁磁路路路路组组组组成成成成,测测测测量量量量时时时时,衔衔衔衔铁铁铁铁通通通通过过过过导导导导杆杆杆杆与与与与被被被被测测测测位位位位移移移移量量量量相相相相连连连连,当当当当被被被被测测测测体体体体上上上上下下下下移移移移动动动动时时时时,导导导导杆杆杆杆带带带带动动动动衔衔衔衔铁铁铁铁也也也也以以以以相相相相同同同同的的的的位位位位移移移移上上上上下下下下移移移移动动动动,使使使使两两两两个个个个磁磁磁磁回回回回路路路路中中中中磁磁磁磁阻阻阻阻发发发发生生生生大大大大小小小小相相相相等等等等,方方方方向向向向相相相相反反反反的的的的变变变变化化化化,导导导导致致致致一一一一个个个个线线线线圈圈圈圈的的的的电电电电感感感感量增加量增加量增加量增加,另一个线圈的电感量减小另一个线圈的电感量减小另一个线圈的电感量减小另一个线圈的电感量减小,形成差动形式。形成差动形式。形成差动形式。形成差动形式。18（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v差动式自感传感器差动式自感传感器v变变气气隙隙型型、变变面面积积型型及及螺螺管管型型三三种种类类型型的的差差动动式式自自感感传传感感器器的的结结构构示示意意图图。当当衔衔铁铁3移移动动时时，一一个个线线圈圈的的电电感感量量增增加加，另另一一个个线线圈圈的的电电感感量量减减少少，形成差动形式。形成差动形式。19（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理v差动式自感传感器差动式自感传感器 差动式自感传感器差动式自感传感器1-1-线圈线圈 2-2-铁芯铁芯 3-3-衔铁衔铁 4-4-导杆导杆（a a）变气隙型变气隙型4 43 32 21 13 31 14 41 12 23 34 44 4（b b）变面积型变面积型 （c c）螺管型螺管型20（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理vv差动式差动式差动式差动式与与与与单线圈单线圈单线圈单线圈电感式传感器相比，具有优点：电感式传感器相比，具有优点：电感式传感器相比，具有优点：电感式传感器相比，具有优点：线性好；线性好；线性好；线性好；灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度提提提提高高高高一一一一倍倍倍倍，即即即即衔衔衔衔铁铁铁铁位位位位移移移移相相相相同同同同时时时时，输输输输出出出出信信信信号号号号大一倍；大一倍；大一倍；大一倍；温温温温度度度度变变变变化化化化、电电电电源源源源波波波波动动动动、外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰等等等等对对对对传传传传感感感感器器器器精精精精度度度度的影响，由于能互相抵消而减小；的影响，由于能互相抵消而减小；的影响，由于能互相抵消而减小；的影响，由于能互相抵消而减小；电电电电磁磁磁磁吸吸吸吸力力力力对对对对测测测测力力力力变变变变化化化化的的的的影影影影响响响响也也也也由由由由于于于于能能能能相相相相互互互互抵抵抵抵消消消消而而而而减小。减小。减小。减小。21（一）自感式传感器（一）自感式传感器v1.自感式传感器的工作原理自感式传感器的工作原理vv三种类型比较三种类型比较三种类型比较三种类型比较：vv气气气气隙隙隙隙型型型型自自自自感感感感传传传传感感感感器器器器灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高，它它它它的的的的主主主主要要要要缺缺缺缺点点点点是是是是非非非非线线线线性性性性严严严严重重重重，为为为为了了了了限限限限制制制制线线线线性性性性误误误误差差差差，示示示示值值值值范范范范围围围围只只只只能能能能较较较较小小小小；它它它它的的的的自自自自由由由由行行行行程程程程小小小小，因因因因为为为为衔衔衔衔铁铁铁铁在在在在运运运运动动动动方方方方向向向向上上上上受受受受铁心限制，制造装配困难。铁心限制，制造装配困难。铁心限制，制造装配困难。铁心限制，制造装配困难。vv截截截截面面面面型型型型自自自自感感感感传传传传感感感感器器器器灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度较较较较低低低低，截截截截面面面面型型型型的的的的优优优优点点点点是是是是具有较好的线性，因而示值范围可取大些。具有较好的线性，因而示值范围可取大些。具有较好的线性，因而示值范围可取大些。具有较好的线性，因而示值范围可取大些。vv螺螺螺螺管管管管型型型型自自自自感感感感传传传传感感感感器器器器的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度比比比比截截截截面面面面型型型型的的的的更更更更低低低低，但但但但示值范围大，线性也较好，得到广泛应用。示值范围大，线性也较好，得到广泛应用。示值范围大，线性也较好，得到广泛应用。示值范围大，线性也较好，得到广泛应用。22（一）自感式传感器（一）自感式传感器v2.改善性能考虑的因素改善性能考虑的因素vv(1)(1)损耗问题损耗问题损耗问题损耗问题vv电电电电感感感感线线线线圈圈圈圈、衔衔衔衔铁铁铁铁系系系系统统统统在在在在高高高高频频频频电电电电流流流流i i激激激激励励励励下下下下工工工工作作作作必必必必然然然然存存存存在在在在功功功功率率率率损损损损耗耗耗耗。主主主主要要要要损损损损耗耗耗耗有有有有：一一一一是是是是线线线线圈圈圈圈，除除除除具具具具有有有有电电电电感感感感L L外外外外，还还还还存存存存在在在在着着着着电电电电阻阻阻阻R Rc c和和和和分分分分布布布布电电电电容容容容C C，会会会会引引引引起起起起铜铜铜铜损损损损和和和和无无无无功功功功功功功功率率率率；二二二二是是是是铁铁铁铁心心心心，由由由由于于于于交交交交变变变变磁磁磁磁场场场场，使使使使铁铁铁铁心心心心中中中中产产产产生生生生涡涡涡涡流流流流，可可可可等等等等效效效效为为为为一一一一个个个个电电电电阻阻阻阻R Re e的的的的损损损损耗耗耗耗。另另另另外外外外铁铁铁铁心心心心中中中中还还还还存存存存在在在在磁磁磁磁滞滞滞滞现现现现象象象象，也也也也可可可可等等等等效效效效为为为为一一一一个个个个电电电电阻阻阻阻R Rh h造成的损耗，它是频率造成的损耗，它是频率造成的损耗，它是频率造成的损耗，它是频率f f的函数。的函数。的函数。的函数。23（一）自感式传感器（一）自感式传感器v2.改善性能考虑的因素改善性能考虑的因素vv(2)(2)气隙边缘效应的影响气隙边缘效应的影响气隙边缘效应的影响气隙边缘效应的影响vv由由由由于于于于一一一一些些些些自自自自感感感感位位位位移移移移传传传传感感感感器器器器中中中中有有有有工工工工作作作作气气气气隙隙隙隙，而而而而使使使使磁磁磁磁路路路路磁磁磁磁通通通通在在在在此此此此处处处处周周周周围围围围有有有有散散散散失失失失和和和和弯弯弯弯曲曲曲曲，使使使使导导导导磁磁磁磁有有有有效效效效面面面面积下降，输出特性有所变化，需要加以修正。积下降，输出特性有所变化，需要加以修正。积下降，输出特性有所变化，需要加以修正。积下降，输出特性有所变化，需要加以修正。24（一）自感式传感器（一）自感式传感器v2.改善性能考虑的因素改善性能考虑的因素vv(3)(3)温度误差温度误差温度误差温度误差vv工工工工作作作作温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化同同同同样样样样会会会会引引引引起起起起传传传传感感感感器器器器的的的的机机机机械械械械参参参参数数数数和和和和电电电电参参参参数数数数的的的的变变变变化化化化，从从从从而而而而形形形形成成成成温温温温度度度度误误误误差差差差，需需需需要要要要加加加加以以以以补补补补偿。偿。偿。偿。25（一）自感式传感器（一）自感式传感器v2.改善性能考虑的因素改善性能考虑的因素vv(4)(4)差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题vv由由由由于于于于制制制制造造造造中中中中的的的的各各各各种种种种因因因因素素素素，如如如如绕绕绕绕组组组组尺尺尺尺寸寸寸寸、所所所所选选选选材材材材料料料料和和和和安安安安装装装装等等等等，使使使使衔衔衔衔铁铁铁铁处处处处于于于于中中中中央央央央初初初初始始始始位位位位置置置置时时时时，两两两两路路路路感感感感生生生生电电电电压压压压的的的的幅幅幅幅值值值值或或或或相相相相位位位位不不不不等等等等，输输输输出出出出电电电电压压压压不不不不为为为为零零零零；或或或或是是是是在在在在调调调调整整整整时时时时，对对对对工工工工作作作作电电电电流流流流的的的的基基基基频频频频可可可可调调调调到到到到平平平平衡衡衡衡，但但但但对对对对高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波难难难难以以以以调调调调到到到到平平平平衡衡衡衡，这这这这些些些些都都都都会会会会造造造造成成成成零零零零位位位位输输输输出出出出误误误误差差差差。所所所所以以以以对对对对于于于于差差差差动动动动电电电电感感感感位位位位移移移移传传传传感感感感器器器器，要要要要求求求求在在在在制制制制造造造造中中中中无无无无论论论论是是是是机机机机械械械械上上上上，还还还还是是是是电电电电气气气气上上上上，都都都都应应应应作作作作到到到到两两两两路对称，在使用时后续电路上需采取补偿措施。路对称，在使用时后续电路上需采取补偿措施。路对称，在使用时后续电路上需采取补偿措施。路对称，在使用时后续电路上需采取补偿措施。26（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理vv互互互互感感感感式式式式位位位位移移移移传传传传感感感感器器器器是是是是将将将将被被被被测测测测位位位位移移移移量量量量的的的的变变变变化化化化转转转转换换换换成成成成互互互互感感感感系系系系数数数数的的的的变变变变化化化化，其其其其基基基基本本本本结结结结构构构构原原原原理理理理与与与与常常常常用用用用变变变变压压压压器器器器类似，故称其为类似，故称其为类似，故称其为类似，故称其为变压器式位移传感器变压器式位移传感器变压器式位移传感器变压器式位移传感器。M互感系数互感系数27（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理vv互互互互感感感感位位位位移移移移传传传传感感感感器器器器常常常常接接接接成成成成差差差差动动动动形形形形式式式式，因因因因此此此此常常常常称称称称为为为为差差差差动变压器式位移传感器动变压器式位移传感器动变压器式位移传感器动变压器式位移传感器。vv差动变压器式位移传感器最常用的是差动变压器式位移传感器最常用的是差动变压器式位移传感器最常用的是差动变压器式位移传感器最常用的是螺管形螺管形螺管形螺管形。1 初级线圈初级线圈2.3次级线圈次级线圈4衔铁衔铁(b)螺管型螺管型123428（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理vv工工工工作作作作原原原原理理理理类类类类似似似似于于于于变变变变压压压压器器器器。主主主主要要要要包包包包括括括括有有有有衔衔衔衔铁铁铁铁、初初初初级级级级绕绕绕绕组组组组、次次次次级级级级绕绕绕绕组组组组和和和和线线线线圈圈圈圈框框框框架架架架等等等等。初初初初、次次次次级级级级绕绕绕绕组组组组的的的的耦耦耦耦合合合合能能能能随随随随衔衔衔衔铁铁铁铁的的的的移移移移动动动动而而而而变变变变化化化化，即即即即绕绕绕绕组组组组间间间间的的的的互互互互感感感感随随随随被测位移的改变而变化。被测位移的改变而变化。被测位移的改变而变化。被测位移的改变而变化。123429（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理vv初初初初级级级级线线线线圈圈圈圈作作作作为为为为差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器激激激激励励励励用用用用，相相相相当当当当于于于于变变变变压压压压器器器器的的的的原原原原边边边边，而而而而次次次次级级级级线线线线圈圈圈圈由由由由结结结结构构构构尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和参参参参数数数数相相相相同同同同的的的的两两两两个个个个线线线线圈圈圈圈反反反反相相相相串串串串接接接接而而而而成成成成，且且且且以以以以差差差差动动动动方方方方式式式式输输输输出出出出，相相相相当当当当于于于于变变变变压压压压器器器器的的的的副副副副边边边边。所所所所以以以以又又又又把把把把这这这这种种种种传传传传感感感感器器器器称称称称为为为为差差差差动动动动变压器式电感传感器，通常简称为变压器式电感传感器，通常简称为变压器式电感传感器，通常简称为变压器式电感传感器，通常简称为差动变压器差动变压器差动变压器差动变压器。123430（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理vv差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器工工工工作作作作在在在在理理理理想想想想情情情情况况况况下下下下（忽忽忽忽略略略略涡涡涡涡流流流流损损损损耗耗耗耗、磁滞损耗和分布电容等影响磁滞损耗和分布电容等影响磁滞损耗和分布电容等影响磁滞损耗和分布电容等影响）时的等效电路：）时的等效电路：）时的等效电路：）时的等效电路：31（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v当当衔衔铁铁移移向向次次级级绕绕组组N1一一边边，互互感感M1增增大大，M2减减小小，因因而而次次级级绕绕组组N1内内的的感感应应电电动动势势大大于于次次级级绕绕组组N2内内的的感感应应电电动动势势，这这时时差差动动变变压压器器输输出出电电动动势势不不为为零零。在在传传感感器器的的量量程程内内，衔衔铁铁位位移移越越大大，差动输出电动势就越大。差动输出电动势就越大。32（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v当当衔衔铁铁移移向向次次级级绕绕组组N2一一边边，差差动动输输出出电电动动势势仍仍不为零，但由于移动方向改变，输出电动势反相不为零，但由于移动方向改变，输出电动势反相.v因因此此通通过过差差动动变变压压器器输输出出电电动动势势的的大大小小和和相相位位可可以知道衔铁位移量的大小和方向以知道衔铁位移量的大小和方向。33（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v一一次次侧侧线线圈圈N通通入入交交流流电电压压U，两两二二次次侧侧线线圈圈分分别别产生感应电动势产生感应电动势E1和和E234（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理当铁心处于中间对称位置时当铁心处于中间对称位置时若铁心偏离零位向上移动若铁心偏离零位向上移动 与与 同相位，大小与铁心位移成线性关系；同相位，大小与铁心位移成线性关系；若铁心偏离零位向下移动若铁心偏离零位向下移动 与与 同相位，大小与铁心位移成线性关系同相位，大小与铁心位移成线性关系35（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v铁铁心心偏偏离离零零位位上上、下下移移动动的的距距离离和和方方向向的的信信息息，反反映在二次侧线圈输出电动势映在二次侧线圈输出电动势 的幅值和相位之中的幅值和相位之中v因因此此，将将 进进行行放放大大和和相相敏敏检检波波，即即可可得得到到被被测测位移位移x的变化。的变化。36（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理差动变压器输出差动变压器输出电势电势E E与衔铁位与衔铁位移移x的关系。其中的关系。其中x表示衔铁偏离中表示衔铁偏离中心位置的距离。心位置的距离。37（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v铁铁心心处处于于零零位位时时，很很难难做做到到 与与 在在幅幅值值、相相位、谐波成份上完全相等，实际上位、谐波成份上完全相等，实际上v此时输出电压此时输出电压 称为称为零点残余电压零点残余电压。vv(从零点几从零点几从零点几从零点几mVmV到数十到数十到数十到数十mV)mV)38（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理39（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv1.1.互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理v零零点点残残余余电电压压可可能能造造成成测测量量误误差差，将将使使后后级级放放大大电路饱和。应设法消除和减少零点残压电路饱和。应设法消除和减少零点残压 。v产产生生零零点点残残压压的的原原因因是是由由于于两两二二次次侧侧线线圈圈结结构构不不对对称称、一一次次线线圈圈铜铜损损电电阻阻的的存存在在、铁铁磁磁材材质质不不均均匀匀、线圈间的分布电容线圈间的分布电容等因素。等因素。40（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（1 1）从设计和工艺上保证结构对称性）从设计和工艺上保证结构对称性）从设计和工艺上保证结构对称性）从设计和工艺上保证结构对称性vv为为为为保保保保证证证证线线线线圈圈圈圈和和和和磁磁磁磁路路路路的的的的对对对对称称称称性性性性，首首首首先先先先，要要要要求求求求提提提提高高高高加加加加工工工工精精精精度度度度，线线线线圈圈圈圈选选选选配配配配成成成成对对对对，采采采采用用用用磁磁磁磁路路路路可可可可调调调调节节节节结结结结构构构构。其其其其次次次次，应应应应选选选选高高高高磁磁磁磁导导导导率率率率、低低低低矫矫矫矫顽顽顽顽力力力力、低低低低剩剩剩剩磁磁磁磁感感感感应应应应的的的的导导导导磁磁磁磁材材材材料料料料。并并并并应应应应经经经经过过过过热热热热处处处处理理理理，消消消消除除除除残残残残余余余余应应应应力力力力，以以以以提提提提高高高高磁磁磁磁性性性性能能能能的的的的均均均均匀匀匀匀性性性性和和和和稳稳稳稳定定定定性性性性。由由由由高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波产产产产生生生生的的的的因因因因素素素素可可可可知知知知，磁磁磁磁路路路路工工工工作作作作点点点点应应应应选选选选在在在在磁磁磁磁化化化化曲曲曲曲线线线线的的的的线线线线性性性性段。段。段。段。41（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（2 2）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路 vv采采采采用用用用相相相相敏敏敏敏检检检检波波波波电电电电路路路路不不不不仅仅仅仅可可可可鉴鉴鉴鉴别别别别衔衔衔衔铁铁铁铁移移移移动动动动方方方方向向向向，而而而而且且且且把把把把衔衔衔衔铁铁铁铁在在在在中中中中间间间间位位位位置置置置时时时时，因因因因高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波引引引引起起起起的的的的零零零零点点点点残残残残余余余余电电电电压压压压消消消消除除除除掉掉掉掉。如如如如图图图图，采采采采用用用用相相相相敏敏敏敏检检检检波波波波后后后后衔衔衔衔铁铁铁铁反反反反行行行行程程程程时时时时的的的的特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线由由由由1 1变变变变到到到到2 2，从从从从而而而而消消消消除除除除了了了了零零零零点点点点残残残残余电压。余电压。余电压。余电压。相敏检波后的输出特性相敏检波后的输出特性42（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（2 2）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路）选用合适的测量线路 vv经经经经过过过过相相相相敏敏敏敏检检检检波波波波电电电电路路路路后后后后，正正正正位位位位移移移移输输输输出出出出正正正正电电电电压压压压，负负负负位位位位移移移移输输输输出出出出负负负负电电电电压压压压。差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器的的的的输输输输出出出出经经经经过过过过相相相相敏敏敏敏检检检检波波波波以以以以后后后后，特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线由由由由下下下下图图图图（a a）变变变变成成成成（b b），残残残残存存存存电电电电压自动消失压自动消失压自动消失压自动消失。43（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路vv在在在在差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器次次次次级级级级绕绕绕绕组组组组侧侧侧侧串串串串、并并并并联联联联适适适适当当当当数数数数值值值值的的的的电电电电阻阻阻阻、电电电电容容容容元元元元件件件件，当当当当调调调调整整整整这这这这些些些些元元元元件件件件时时时时，可使零点残存电压减小。可使零点残存电压减小。可使零点残存电压减小。可使零点残存电压减小。44（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路vv在在在在次次次次级级级级绕绕绕绕组组组组侧侧侧侧并并并并联联联联电电电电容容容容。由由由由于于于于两两两两个个个个次次次次级级级级线线线线圈圈圈圈感感感感应应应应电电电电压压压压相相相相位位位位不不不不同同同同，并并并并联联联联电电电电容容容容可可可可改改改改变变变变绕绕绕绕组组组组的的的的相相相相位位位位。并并并并联联联联电电电电阻阻阻阻R R是是是是为为为为了了了了利利利利用用用用R R的的的的分分分分流流流流作作作作用用用用，使使使使流流流流入入入入传传传传感感感感器器器器线线线线圈圈圈圈的的的的电电电电流流流流发发发发生生生生变变变变化化化化，从从从从而而而而改改改改变变变变磁磁磁磁化化化化曲曲曲曲线线线线的的的的工工工工作作作作点点点点，减减减减小小小小高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波所所所所产产产产生生生生的残余电压。的残余电压。的残余电压。的残余电压。45（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路vv2.2.原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：原理消除零点残余电压方法：vv（3 3）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路）采用补偿线路46（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器v差差动动变变压压器器式式电电感感位位移移传传感感器器测测量量精精度度高高，分分辨辨力力可可达达0.10.1 m m，线线性性范范围围大大，有有的的能能达达到到250mm250mm，稳定性好，使用方便。，稳定性好，使用方便。v该该种种传传感感器器广广泛泛用用于于直直线线位位移移、角角位位移移以以及及可可转转换换成成位位移移的的其其它它机机械械量量，如如压压力力、重重量量、膨胀等。膨胀等。47（二）互感式传感器（二）互感式传感器差动变压器差动变压器48（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器v电涡流式传感器的基本原理电涡流式传感器的基本原理49（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器v电涡流式传感器的基本原理电涡流式传感器的基本原理v涡涡流流式式传传感感器器是是利利用用金金属属导导体体在在交交流流磁磁场场中中的的电电涡涡流流效效应应。若若一一金金属属板板置置于于一一只只线线圈圈的的附附近近，它它们们之之间间相相互互的的间间距距为为，当当线线圈圈输输入入一一交交变变电电流流i时时，便便产产生生交交变变磁磁通通量量，金金属属板板在在此此交交变变磁磁场场中中会会产产生生感感应应电电流流i1，i1在在金金属属体体内内是是闭闭合合的的，所所以以称称之之为为电电涡涡流流或或涡涡流流。涡涡流流的的大大小小与与金金属属板板的的电电阻阻率率、磁磁导导率率、厚厚度度t、金金属属板板与与线线圈圈的的距距离离、激激励励电电流流角角频频率率等等参参数数有有关关。若若固固定定某某些些参参数数，就就可可根根据涡流的变化测量另一个参数。据涡流的变化测量另一个参数。50（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器v电涡流传感器的等效电路电涡流传感器的等效电路v把把被被测测导导体体上上形形成成的的电电涡涡流流等等效效成成一一个个短短路路环环中中的的电电流流，短短路路环环可可以以认认为为是是一一匝匝短短路路线线圈圈，其其电电阻阻为为R1、电电感感为为L1。这这样样线线圈圈与与被被测测导导体体便便可可等等效效为为两两个个相相互互耦耦合合的的线线圈圈。线线圈圈与与导导体体间间存存在在一一个个互互感感M，它随线圈与导体间距，它随线圈与导体间距x的减小的减小而增大。而增大。电涡流传感器等效电路电涡流传感器等效电路51（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器v电涡流传感器的电涡流传感器的种类种类种类种类vv电涡流在金属导体内的渗透深度为电涡流在金属导体内的渗透深度为电涡流在金属导体内的渗透深度为电涡流在金属导体内的渗透深度为:说说明明电电涡涡流流在在金金属属导导体体内内的的渗渗透透深深度度与与传传感感器器线线圈圈的的激激励励信信号号频频率率有有关关。故故电电涡涡流流式式传传感感器器可可分分为为高高频频反反射射式式和和低低频频透透射射式式两两类类。目目前前高高频频反反射射式电涡流传感器应用较广泛。式电涡流传感器应用较广泛。52（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器vv1.1.高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器v高高频频(lMHz)激激励励电电流流产产生生的的高高频频磁磁场场作作用用于于金金属属板板的的表表面面，由由于于集集肤肤效效应应，在在金金属属板板表表面面将将形形成成涡涡电电流流。与与此此同同时时，该该涡涡流流产产生生的的交交变变磁磁场场又又反反作作用用于于线线圈圈，引引起起线线圈圈自自感感L或或阻阻抗抗ZL的的变变化化。线线圈圈自自感感L或或阻阻抗抗ZL的的变变化化与与距距离离该该金金属属板板的的电电阻阻率率、磁磁导导率率、激激励励电电流流i及及角角频频率率等等有有关关，若若只只改改变变距距离离而而保保持持其其它它参参数数不不变变，则则可可将将位位移移的的变变化化转转换换为为线线圈圈自自感感的的变变化化，通通过过测测量量电电路路转转换换为为电电压压输输出。出。v高频反射式涡流传感器多用于位移测量。高频反射式涡流传感器多用于位移测量。53（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器vv1.1.高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器54（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器vv1.1.高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器v(1)电涡流传感器的基本原理电涡流传感器的基本原理v高高频频激激励励信信号号使使线线圈圈产产生生一一个个高高频频交交变变磁磁场场i，当当被被测测导导体体靠靠近近时时，在在磁磁场场作作用用范范围围的的导导体体表表层层产产生生电电涡涡流流ie，而而电电涡涡流流又又将将产产生生一一交交变变磁磁场场e阻阻碍碍外外磁磁场场的的变变化化。在在被被测测导导体体内内存存在在着着电电涡涡流流损损耗耗（当当频率较高时，忽略磁损耗频率较高时，忽略磁损耗）。）。55（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器vv1.1.高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流传感器v(1)电涡流传感器的基本原理电涡流传感器的基本原理v能能量量损损耗耗使使传传感感器器的的Q值值和和等等效效阻阻抗抗Z降降低低，因因此此当当被被测测体体与与传传感感器器间间的的距距离离d改改变变时时，传传感感器器的的Q值值和和等等效效阻阻抗抗Z、电电感感L均均发发生生变变化化，于于是是把把位位移移量量转转换成电量。这便是电涡流传感器的基本原理。换成电量。这便是电涡流传感器的基本原理。56（三）涡流式位移传感器（三）涡流式位移传感器vv将将将将一一一一扁扁扁扁平平平平线线线线圈圈圈圈1 1固固固固定定定定在在在在框框框框架架架架上上上上，当当当当没没没没有有有有被被被被测测测测导导导导电电电电物物物物体体体体2 2接接接接近近近近时时时时，传传传传感感感感器器器器的的的的线线线线圈圈圈圈由由由由于于于于高高高高频频频频电电电电流流流流i i的的的的激激激激励励励励，产产产产生生生生一一一一高高高高频频频频交交交交变变变变磁磁磁磁场场场场H1H1。vv当当当当被被被被测测测测导导导导电电电电物物物物体体体体2 2靠靠靠靠近近近近传传传传感感感感器器器器时时时时，根根根根据据据据电