1、自感式传感器的工作原理 电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数w平方成正比；与空气隙有效截面积S0成正比；与空气隙长度l0所反比。 2、灵敏度与非线性 气隙型其灵敏度为：差动式传感器其灵敏度： 以上结论在满足Δl/l0＜＜1时成立。 从提高灵敏度的角度看，初始空气隙l0距离人应尽量小。其结果是被测量的范围也变小。同时，灵敏度的非线性也将增加。如采用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度，则必将增大传感器的几何尺寸和重量。这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。与截面型自感传感器相比，气隙型的灵敏度较高。但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。因此近年来这种类型的使用逐渐减少。差动式传感器其灵敏度与单极式比较。其灵敏度提高一倍，非线性大大减小。 3、等效电路 自感式传感器从电路角度来看并非纯电感，它既有线圈的铜耗，又有铁芯的涡流及磁滞损耗，这可用折合的有功电阻抗Rq表示。此外，无功阻抗除电感之外还包括绕组间分布电容。这部分电容用集总参数C表示，一个电感线圈的完整等效电路可用图3-4表示。 式中 Rm---磁路总磁阻； Za---铁芯部分的磁阻抗； Z0--空气隙的磁阻抗。 4、转换电路 一、调幅电路 调幅电路的一种主要形式是交流电桥。图（a）所示为交流电桥的一般形式。桥臂Zi可以是电阻、电抗或阻抗元件。当空载时，其输出称为开路输出电压，表达式如下。式中U为电源电压。 （a）电阻平衡臂电桥 （b）变压器电桥 二、调频电路 调频电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压频率f的变化。一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路中，如图（a）所示。当L变化时，振荡频率随之变化，根据的f大小即可测出被测量值。当L有了微小变化ΔL后，频率变化Δf为 三、调相电路 调相电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压相位φ的变化。图（a）所示是一个相位电桥，一臂为传感器L，另一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上压降UL与UR互相垂直，如图（b）所示。当电感L变化时，输出电压U0的幅值不变，相位角φ随之变化。 φ与L的关系为 式中ω--电源角频率 5、零点残余电压 它表现在电桥预平衡时，无法实现平衡，*后总要存在着某个输出值ΔU0，这称为零点残余电压，如图所示。 6、自感式传感器的特点以及应用 自感式传感器有如下几个特点： ①灵敏度比较好，目前可测0．1μm的直线位移，输出信号比较大、信噪比较好； ②测量范围比较小，适用于测量较小位移； ③存在非线性； ④消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器，这是由于它有较大的电磁吸力的缘故； ⑤工艺要求不高，加工容易。 |
1、电阻应变片工作原理 电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2、应变片的种类、材料及粘贴 金属电阻应变片的种类有丝式和箔式两种。 1）丝式：直径0．01～0．05mm，材料为胶膜、纸、玻璃纤维布等。 2）箔式应变片：直径0．003~0．01mm 原理：它是利用照相制版或光刻腐蚀法将电阻箔材在绝缘基底上制成各种图形的应变片； 优点： 1）敏感栅尺寸准确，线条均匀； 2）其弯头横向效应可以忽略； 3）可通过较大的电流； 4）散热性好，寿命长； 5）生产效率高； 3、电阻应变片的特性 （一）电阻应变片主要特性： 1）灵敏系数 2）横向效应 3）机械滞后，零漂及蠕变 4）温度效应 5）应变极限、疲劳寿命 6）动态响应特性 （二）应变片的温度误差及补偿 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。 1）电阻温度系数的影响 敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示： Rt=R0（1+α0Δt） ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt 2）试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。试件与电阻丝线膨胀系数不同时，产生附加电阻变化。 由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为： 可知，因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K0, α0, βs）以及被测试件线膨胀系数βg有关。 通常温度误差补偿方法有两类： 1）线路补偿法 完全补偿： ①R3=R4; ②R1和RB相同; ③粘贴材料一样; ④同一温度场 2）应变片的自补偿法 则被测试件的线膨胀系数βg已知时，如果合理选择敏感栅材料,则达到温度自补偿的目的。 （三）应变片式电阻传感器的测量电路 直流电桥 直流电桥平衡条件 直流电桥电压灵敏度 电桥的非线性误差 直流电桥平衡条件： 交流电桥 交流电桥的平衡条件 交流应变电桥的输出特性及平衡调节 直流电桥输出电压很小，须放大但直流放大器易于产生零漂。 交流电桥平衡调节： （四）电阻应变片的选择、粘贴技术 1）目测电阻应变片有无折痕．断丝等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。 2）用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥中各应变片之间阻值相差不得大于0．5欧姆． 3）试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。 4）应变片粘贴：在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。 5）焊线：用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6）用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于500M欧。 7）应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。 |
