以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理?

admin 泰里仪器网 2024-10-30 06:17 0 阅读

一、以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理?

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。

图 交流电桥的一般形式及等效电路

(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

图 调频电路

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

图 调相电路

5、零点残余电压

它表现在电桥预平衡时,无法实现平衡,最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。

图 U0-l特性

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。

二、差动式自感传感器特点?

特点:可以改善非线性、提高灵敏度,提高测量准确性;对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响有补偿作用;对电磁吸力也有一定的补偿作用,提高抗干扰性。

1、差动式自传感器采用差动连接,能够在机械位移很小时,输出电变化内量与机械线位移容有很好的线性关系,精度很高。

2、由于电容极板间一般都是无机物,如空气、石英等材料,不易受到强磁场干扰,稳定性好。

3、对于环境干扰,电磁吸引力、静电引力有一定的补偿作用,还能改善特性曲线的线性度。

4、差动式自传感器的灵敏度比单极式提高一倍,而且非线性也大为减小,同时还能减小静电引力给测量带来的影响,并能有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差。

三、如何实现差动式电容式传感器?

差动式电容测量原理 当测量端即活动端有位移时,一个电容值增大,另一个减小,通过电路让这两个变化值得绝对值相加输出即为测量值,其作用是增大了变化的量,便于测量微小变化!

四、互感式传感器为什么采用差动式?

采用差动式结构:

1、可以改善非线性、提高灵敏度,提高了测量的准确性。

2、要说为什么一般应该是提高抗干扰性的,毕竟电感式传感器受外界干扰比较大 。

差动式流量传感器结构

对于旋进流量计,在扩散段与直管段交界处的轴对称点上,存在相位差为180°的两振动点;而涡街流量计是在钝体上前方的轴对称点上存在相位差为180°的两振动点,在这位置上,流体振动强度最强。因此,只要将两传感器或差动式传感器安装在此位置上,并将输出电荷信号进行差动放大,即可得到单传感器幅度两倍的电压信号。此时输出频率与流体振动频率一致,这有利于提高流量计的下限灵敏度。但是,当无流体通过流量计时,若管道内部介质压力存在波动或机械振动,差动式传感器则采用一体化刚性连接。当流量信号与干扰信号并存时,该结构的流量传感器也可将干扰信号剔除,并对流体振动信号进行检测。

五、差动式电容传感器优缺点?

差动式电容传感器的优点是灵敏度高、线性度好,缺点是加工较困难,特别是难以保证对称性,而且不能实现对被测气体或液体的隔离,因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。

六、差动式自感传感器和差动变压器式传感器工作原理的区别?

  差动式电感传感器与是基于电桥工作原理;差动变压式电感传感器工作原理是直接输出信号。  

1.相同点:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是建立在电磁感应的基础上,都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。  

2.不同点:结构上,自感式传感器是将被测量的变化转化为电感线圈的电感值变化。差动变压器式电感式传感器是把被测量的变化转换为传感器互感的变化,传感器本身是互感系数可变的变压器。

七、差动面积式电容传感器的特点?

特点:电容式传感器结构简单,易于制造和保证高的精度,可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高温,强辐射及强磁场等恶劣的环境中,可以承受很大的温度变化,承受高压力,高冲击,过载。

八、差动式线位移传感器工作原理?

差动变压器主要是由一个线框和一个铁芯组成,在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈(或称一次线圈),在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈(或称二次线圈),并在线框中央圆柱孔中放入铁芯,当初级线圈加以适当频率的电压激励时,根据变压器作用原理,在两个次级线圈 中就会产生感应电势,当铁芯向右或向左移动时,在两个次级线圈内所感应的电势一个增加一个减少。

如果输出接成反向串联,则传感器的输出电压u等于两个次级线圈的电势差,因为两个次级线圈做得一样,因此,当铁芯在中央位置时,传感器的电压u为0,当铁芯移动时,传感器的输出电压u就随铁芯位移x成线性的增加。

如果以适当的方法测量u,就可以得到与x成比例的线性读数。这就是差动变压器式传感器的工作原理。

九、差动式电感传感器的工作原理?

  差动式电感传感器与是基于电桥工作原理;差动变压式电感传感器工作原理是直接输出信号。  

1.相同点:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是建立在电磁感应的基础上,都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。  

2.不同点:结构上,自感式传感器是将被测量的变化转化为电感线圈的电感值变化。差动变压器式电感式传感器是把被测量的变化转换为传感器互感的变化,传感器本身是互感系数可变的变压器。

十、差动式电容测厚传感器:原理、应用与优势

什么是差动式电容测厚传感器?

差动式电容测厚传感器是一种用于测量物体表面厚度的传感器。它基于电容原理,通过测量物体表面与传感器之间的电容变化来确定厚度。

差动式电容测厚传感器的工作原理

差动式电容测厚传感器由两个平行电极、一个测量介质(通常是空气)和一个测量对象(被测物体)组成。当测量对象靠近传感器时,它与传感器之间的电容会发生变化。差动式电容测厚传感器通过测量电容的变化来计算厚度。

差动式电容测厚传感器的应用

差动式电容测厚传感器广泛应用于工业领域的厚度测量。例如,在金属加工行业中,差动式电容测厚传感器可以用来测量金属板的厚度,以确保产品质量符合标准。在汽车制造中,差动式电容测厚传感器可以用来测量车身板的厚度。此外,它还可以应用于建筑、航空航天、纺织等领域。

差动式电容测厚传感器的优势

差动式电容测厚传感器具有以下几个优势:

  • 高精度:差动式电容测厚传感器具有高精度的测量能力,可以满足对厚度的准确测量需求。
  • 稳定性:差动式电容测厚传感器在不同温度、湿度等环境条件下能够保持稳定的测量性能。
  • 非接触式:差动式电容测厚传感器在测量过程中不需要与被测物体直接接触,减少了对被测物体的损伤和污染。
  • 易于使用:差动式电容测厚传感器操作简便,无需复杂的调校和校准过程。

总之,差动式电容测厚传感器是一种可靠、精确且易于使用的测厚工具,广泛应用于各个工业领域,为产品质量控制和工艺提升提供了重要支持。

感谢您阅读本文,相信通过了解差动式电容测厚传感器的原理、应用和优势,您对该传感器的了解更深入了。希望本文对您有所帮助!

The End
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