傳感器與檢測技術學習情境3位移的檢測單元1精密零件尺寸的檢測3-1精密零件尺寸的檢測教學目標能力目標知識目標素質目標會根據檢測要求選擇合適的檢測位移傳感器，會組成檢測電路。了解電感式傳感器的工作原理、類型、特點1.遵守5S管理2.具有團隊協作精神3.培養創新思維能力4.訓練語言溝及表達能力能力訓練任務任務1.認識電感式傳感器任務2.用電感式傳感器檢測精密零件尺寸煙臺職業學院一、自感式傳感器

先看一個實驗：

將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯后，接到機床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖所示。這時毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會發現毫安表的讀數逐漸減小。當銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時，毫安表的讀數只剩下十幾毫安。

煙臺職業學院電感傳感器的基本工作原理演示F220V準備工作煙臺職業學院電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小F煙臺職業學院電感傳感器的基本工作原理

當鐵心的氣隙較大時，磁路的磁阻Rm也較大，線圈的電感量L和感抗XL較小，所以電流I較大。當鐵心閉合時，磁阻變小、電感變大，電流減小。煙臺職業學院自感式電感傳感器常見的形式

變隙式變截面式螺線管式

煙臺職業學院電感量計算公式

請分析電感量L與氣隙厚度及氣隙的有效截面積A之間的關系，并討論有關線性度的問題。N：線圈匝數；A：氣隙的有效截面積；

0：真空磁導率；：氣隙厚度。

煙臺職業學院差動電感傳感器的特點

請分析：靈敏度、線性度有何變化曲線1、2為L1、L2

的特性，3為差動特性

在變隙式差動電感傳感器中，當銜鐵隨被測量移動而偏離中間位置時，兩個線圈的電感量一個增加，一個減小，形成差動形式。1-差動線圈2-鐵心3-銜鐵4-測桿5-工件

煙臺職業學院差動式電感傳感器的特性從曲線圖可以看出，差動式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動式電感傳感器的兩倍。從結構圖可以看出，差動式電感傳感器對外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測量誤差。

煙臺職業學院測量轉換電路

測量轉換電路的作用是將電感量的變化轉換成電壓或電流的變化，以便用儀表指示出來。但若僅采用電橋電路和普通的檢波電路，則只能判別位移的大小，卻無法判別輸出的相位和位移的方向。如果在輸出電壓送到指示儀前，經過一個能判別相位的檢波電路，則不但可以反映位移的大?。ǚ担?，還可以反映位移的方向（相位）。這種檢波電路稱為相敏檢波電路。煙臺職業學院相敏檢波輸出特性曲線a）非相敏檢波b）相敏檢波1—理想特性曲線

2—實際特性曲線

煙臺職業學院二、差動變壓器式傳感器

電源中用到的“單相變壓器”有一個一次線圈（又稱為初級線圈），有若干個二次線圈（又稱次級線圈）。當一次線圈加上交流激磁電壓Ui后，將在二次線圈中產生感應電壓UO。在全波整流電路中，兩個二次線圈串聯，總電壓等于兩個二次線圈的電壓之和。

請將單相變壓器二次線圈N21、N22的有關端點按全波整流電路的要求正確地連接起來。＋煙臺職業學院差動變壓器式傳感器的工作原理

差動變壓器式傳感器是把被測位移量轉換為一次線圈與二次線圈間的互感量M的變化的裝置。當一次線圈接入激勵電源之后，二次線圈就將產生感應電動勢，當兩者間的互感量變化時，感應電動勢也相應變化。由于兩個二次線圈采用差動接法，故稱為差動變壓器。目前應用最廣泛的結構型式是螺線管式差動變壓器。

差動變壓器的結構原理如圖所示。在線框上繞有一組輸入線圈（稱一次線圈）；在同一線框的上端和下端再繞制兩組完全對稱的線圈（稱二次線圈），它們反向串聯，組成差動輸出形式。理想差動變壓器的原理如圖。圖中標有黑點的一端稱為同名端，通俗說法是指線圈的“頭”。

煙臺職業學院差動變壓器式傳感器的等效電路

結構特點：兩個二次線圈反向串聯，組成差動輸出形式。

請將二次線圈N21、N22的有關端點正確地連接起來，并指出哪兩個為輸出端點。煙臺職業學院靈敏度與線性度差動變壓器的靈敏度一般可達0.5~5V/mm，行程越小，靈敏度越高。為了提高靈敏度，勵磁電壓在10V左右為宜。電源頻率以1~10kHz為好。差動變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的1/10左右。煙臺職業學院測量電路差動整流的特點：電路是以兩個橋路整流后的直流電壓之差作為輸出的，所以稱為差動整流電路。它不但可以反映位移的大?。妷旱姆担?，還可以反映位移的方向。

煙臺職業學院三、電感式傳感器的典型應用

可用于測量壓力、力、壓差、加速度、振動、應變、流量、厚度、液位等物理量。

煙臺職業學院電感式傳感器的應用1、位移測量

軸向式電感測微器的外形

航空插頭紅寶石測頭煙臺職業學院其他電感測微頭煙臺職業學院模擬式及數字式電感測微儀煙臺職業學院軸向式電感測微器的內部結構

1—引線電纜2—固定磁筒3—銜鐵4—線圈

5—測力彈簧6—防轉銷

7—鋼球導軌（直線軸承）

8—測桿9—密封套

10—測端11—被測工件12—基準面煙臺職業學院電感式滾柱直徑分選裝置

滾柱直徑分選裝置

1—氣缸2—活塞3—推桿4—被測滾柱5—落料管6—電感測微器7—鎢鋼測頭8—限位擋板9—電磁翻板10—容器（料斗）

煙臺職業學院電感式滾柱直徑分選裝置測微儀圓柱滾子煙臺職業學院電感式滾柱直徑分選裝置（外形）滑道分選倉位軸承滾子外形煙臺職業學院電感傳感器在仿形機床中的應用

1—標準靠模樣板2—測端（靠模輪）3—電感測微器

4—銑刀龍門框架5—立柱

6—伺服電動機

7—銑刀

8—毛坯煙臺職業學院仿形銑床外形

仿形機床采用閉環工作方式仿形頭主軸煙臺職業學院電感式輪廓儀

旁向式電感測微頭煙臺職業學院壓力測量

1—壓力輸入接頭

2—波紋膜盒

3—電纜

4—印制線路板

5—差動線圈

6—銜鐵

7—電源變壓器

8—罩殼

9—指示燈

10—密封隔板

11—安裝底座煙臺職業學院壓力測量用的膜盒膜盒由兩片波紋膜片焊接而成。所謂波紋膜片是一種壓有同心波紋的圓形薄膜。當膜片四周固定，兩側面存在壓差時，膜片將彎向壓力低的一側，因此能夠將壓力變換為直線位移。煙臺職業學院案例：無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。煙臺職業學院

振動檢測RS9300低頻振動速度傳感器

其外形如右圖，它是利用磁電感應原理把振動信號變換成電信