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2017-9-8 閱讀(174)
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伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器 inductance type transducer 伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移,，壓力,，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化,，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器工作原理
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng),。它是把被測(cè)量如位移等,，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。按照轉(zhuǎn)換方式的不同,，可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動(dòng)變壓器式）兩種[1] ,。
變磁阻式傳感器
當(dāng)一個(gè)線圈中電流i變化時(shí)，該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化,，因而在線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e,，這種現(xiàn)象稱之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)稱為自感電勢(shì),。
變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。它由線圈,、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成,，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙,，氣隙厚度為δ，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連,。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí),，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化,，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化,，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化,，就能確定銜鐵位移量的大小和方向,。
特點(diǎn)：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大倍數(shù)要求低,。但是受氣隙δ寬度的影響,，該類傳感器的測(cè)量范圍很小。
可變磁阻式傳感器自感L與氣隙δ成反比,，而與氣隙導(dǎo)磁截面積S0成正比,。
靈敏度S與氣隙長(zhǎng)度δ的平方成反比，δ愈小,，靈敏度S愈高,。為了減小非線性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中,，一般取,。這種傳感器適用于較小位移的測(cè)量，一般約為0.001～1 mm,。
差動(dòng)變壓器式傳感器
互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象,，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變化。由于常采用兩個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)式,，故又稱差動(dòng)變壓器式傳感器,。
差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示,，則輸出值只能反應(yīng)鐵芯位移的大小,，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；同時(shí),，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓,，使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零,。因此,，差動(dòng)變壓器式傳感器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵芯位移極性,，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。
把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器,。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的,，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器,。
差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,，有變隙式、變面積式和螺線管式等,。變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示,。
圖中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器電渦流式傳感器
金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中,，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣
在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈,，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng),。電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。 根據(jù)法拉第定律,，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流I1時(shí),，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H1，使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2,，I2又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng)H2,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器應(yīng)用
傳感器作為采集和獲取信息的工具，對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)測(cè)起著重要作用,。伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器是一種互感式電感傳感器,，它可將微小的機(jī)械量，如位移,、振動(dòng),、壓力造成的長(zhǎng)度、內(nèi)徑,、外徑,、不平行度、不垂直度,、偏心,、橢圓度等非電量物理量的幾何變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的微小變化，轉(zhuǎn)化為電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,，是一種靈敏度較高的傳感器,，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、輸出功率大,、抗阻抗能力強(qiáng),、對(duì)工作環(huán)境要求不高,、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種工程物理量檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中,。
比如:用電感式位移傳感器提高軸承制造的精度,；用電感測(cè)微儀測(cè)量微小精密尺寸的變化；實(shí)現(xiàn)液壓閥開(kāi)口位置的測(cè)量,；用于設(shè)計(jì)智能紡織品的柔性傳感器,；用電感傳感器原理的孔徑錐度誤差測(cè)量?jī)x；用電感傳感器檢測(cè)潤(rùn)滑油中磨粒,；用電感傳感器監(jiān)測(cè)吊具導(dǎo)向輪等等,。
電感傳感器還可用作磁敏速度開(kāi)關(guān)、齒輪齡條測(cè)速等,，該類傳感器廣泛應(yīng)用于紡織,、化纖、機(jī)床,、機(jī)械,、冶金,、機(jī)車汽車等行業(yè)的鏈輪齒速度檢測(cè),，鏈 輸送帶的速度和距離檢測(cè)，齒輪齡計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速表及汽車防護(hù)系統(tǒng)的控制等,。另外該類傳感器還可用在給料管系統(tǒng)中小物體檢測(cè),、物體噴出控制、斷線監(jiān)測(cè),、小零件區(qū) 分,、厚度檢測(cè)和位置控制等。
電感式位移傳感器利用導(dǎo)線制成特定的線圈繞組,，根據(jù)其位移量的變化而使繞組線圈的白感量或是互感量發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行位移測(cè)量,，因此根據(jù)其轉(zhuǎn)換原理電感式位移傳感器可分為自感型和互感型兩大類。
電感式位移傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置,，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)科科學(xué)技術(shù)上,，尤其是在白動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)械加工與測(cè)量行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器優(yōu)缺點(diǎn)
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，可靠；
(2) 靈敏度高,，zui高分辨力達(dá)0.1μm ,；
(3) 測(cè)量度高，輸出線性度可達(dá)±0.1% ,；
(4) 輸出功率較大,，在某些情況下可不經(jīng)放大,，直接接二次儀表。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器其缺點(diǎn)是：
(1) 傳感器本身的頻率響應(yīng)不高,，不適于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量,；
(2) 對(duì)激磁電源的頻率和幅度的穩(wěn)定度要求較高;
(3) 傳感器分辨力與測(cè)量范圍有關(guān)，測(cè)量范圍大,，分辨力低,，反之則高。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器產(chǎn)品要求
1,、檢測(cè)距離的衰減性,。滑翹為鐵質(zhì),，適合伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器檢測(cè),；而滑翹被測(cè)部分的尺寸略小于標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物尺寸（標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物尺寸為3倍額定檢測(cè)距離，此應(yīng)用中,，標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)為120*120mm）,，這樣的話就會(huì)有一定的衰減。
2,、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力,。這個(gè)是不容忽視的問(wèn)題，普通伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器容易被電機(jī)或變頻器干擾,，很多技術(shù)人員只對(duì)在此附近的應(yīng)用選擇相應(yīng)強(qiáng)抗電磁干擾的傳感器,。但在汽車制造車間，廠房大,，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員習(xí)慣使用對(duì)講機(jī)溝通,，尤其是邊走邊用對(duì)講機(jī)對(duì)話時(shí)，會(huì)不經(jīng)意的靠近傳感器,，導(dǎo)致短暫失效,。
3、安裝方面,。隨著伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器的普及,，傳感器不僅僅在電氣性能方面有所提升，其機(jī)械方面的設(shè)計(jì)也越來(lái)越人性化,。要在zui大程度的實(shí)現(xiàn)人性化安裝,。減少了多種近似產(chǎn)品的備貨和減少了安裝、維護(hù)的時(shí)間,。
4,、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。在車廠的使用中,，要杜絕任何油污,、塵污的侵蝕,。另外，滑翹經(jīng)過(guò)軌道時(shí),，震動(dòng)是長(zhǎng)期存在的,，優(yōu)異的抗震動(dòng)性同樣是有著非常重要的作用。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器產(chǎn)品選購(gòu)
(1) 方案選擇
在選擇方案之前應(yīng)首先弄清給定的技術(shù)指標(biāo),，如示值范圍,、示值誤差、分辨力,、重復(fù)性誤差,、時(shí)漂、溫漂,、使用環(huán)境等,。
(2) 鐵心材料的選擇
鐵心材料選擇的主要依據(jù)是要具有較高的導(dǎo)磁系數(shù)，較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和較小的磁滯損耗,，剩磁 和矯頑磁力 都要小,。另外，還要求電阻率大,，居里點(diǎn)溫度高,，磁性能穩(wěn)定，便于加工等,。常用導(dǎo)磁材料有鐵氧體,、鐵鎳合金、硅鋼片和純鐵,。
(3)電源頻率的選擇
提高電源頻率有下列優(yōu)點(diǎn)：能提高線圈的品質(zhì)因數(shù)；靈敏度有一定的提高,；適當(dāng)提高頻率還有利于放大器的設(shè)計(jì),。但是，過(guò)高的電源頻率也會(huì)帶來(lái)缺點(diǎn),，如鐵心渦流損耗增加,；導(dǎo)線的集膚效應(yīng)等會(huì)使靈敏度減低；增加寄生電容（包括線圈匝間電容）以及外界干擾的影響,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移,、壓力、流量,、 振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化, 再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 工作可靠, 測(cè)量精度高, 零點(diǎn)穩(wěn)定, 輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn), 其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約, 傳感器自身頻率響應(yīng)低, 不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量,。
伯恩斯坦BERNSTEIN電感式傳感器種類很多,，常見(jiàn)的有自感式傳感器,，互感式傳感器和電渦流式傳感器三種。
