任務4.1自感式傳感器任務4.2差動變壓器式傳感器項目4電感式傳感器及應用任務4.3電渦流式傳感器電橋兩臂Z1、Z2為傳感器線圈阻抗，另外兩橋臂為交流變壓器次級線圈的1/2阻抗。當負載阻抗為無窮大時，橋路輸出電壓為:當傳感器的銜鐵處于中間位置，即Z1=Z2=Z，此時有，電橋平衡。變壓器式交流電橋4.2差動變壓器式傳感器當傳感器銜鐵上移：如Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ，當傳感器銜鐵下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ，可知：銜鐵上下移動相同距離時，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移而變化。電橋輸出電壓既能反映被測體位移量的大小，又能反映位移量的方向，且輸出電壓與電感變化量成線性關系。但由于是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來解決。變壓器式交流電橋帶相敏整流的交流電橋

Z1、Z2和兩個R構成了交流電橋，差動自感傳感器的兩個線圈Z1、Z2作為兩個相鄰的橋臂，平衡電阻為另外兩個橋臂；VD1～VD4四只二極管組成相敏整流電路。為供橋交流電壓，U0為測量電路的輸出電壓，由零值居中的直流電壓表指示輸出電壓的大小和極性。工作原理（1）初態時：由于動鐵居中，即Z1=Z2=Z，由于橋路結構對稱，此時UB=UC，即Uo=0。（2）動鐵上移時：Z1↑=Z+ΔZ，Z2↓=Z－ΔZ，即Z1＞Z2→I1＜I2，此時Uo=UB－UC=UBD+UDC=I1R－I2R=R（I1－I2）＜0指示表指針左偏，讀數為負，表明動鐵在上移。（3）動鐵下移時：Z1↓=Z－ΔZ，Z2↑=Z+ΔZ，即Z2＞Z1→I1＞I2，此時Uo=UB－UC=R（I1－I2）＞0指示表指針右偏，讀數為正，表明動鐵在下移。工作原理當被測壓力進入C形彈簧管時，C形彈簧管產生變形，其自由端發生位移，帶動與自由端連接成一體的銜鐵運動，使線圈1和線圈2中的電感發生大小相等、符號相反的變化。即一個電感量增大，另一個電感量減小。電感的這種變化通過電橋電路轉換成電壓輸出。由于輸出電壓與被測壓力之間成比例關系，所以只要用檢測儀表測量出輸出電壓，即可得知被測壓力的大小。變隙式差動電感壓力傳感器自感式傳感器的應用變氣隙式電感測厚儀原理圖自感式傳感器的應用圖示為自感式測厚儀，采用差動結構。當被測物的厚度發生變化時，引起測桿上下移動，帶動銜鐵產生位移，從而改變了上、下氣隙的距離，使線圈的電感量發生相應的變化，此電感變化量經過交流電橋測量后，送測量儀表顯示，其大小與被測物的厚度成正比。差動變壓器是把被測位移量轉換為一次線圈與二次繞組間的互感量M的變化的裝置。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。差動變壓器式傳感器（互感傳感器）螺管型差動變壓器差動變壓器原理圖在差動變壓器的線框上繞有一個輸入繞組（稱一次繞組）；在同一線框的上端和下端再繞制兩個完全對稱的繞組（稱二次線圈），它們反向串聯（輸出電壓相互抵消），組成差動輸出形式。基本特性當磁芯位于線圈中心位置時，U1=U2，UO=0；當次級開路時，初級線圈的交流電流為：次級線圈感應電勢為：差動變壓器的空載輸出電壓為：

其幅值為：基本特性⑴磁芯處于中間平衡位置時

M1=M2=MUO=0⑵磁芯上升時

M1=M+ΔM,M2=M-ΔM基本特性⑶磁芯下降時設M1=M-ΔM,M2=M+ΔM

基本特性靈敏度與線性度差動變壓器的靈敏度是指銜鐵移動單位位移時所產生的輸出電壓的變化，即輸出電壓與輸入位移變化量之比。一般可達10mV/(mm)，行程越小，靈敏度越高。線性度特性曲線圖4.14差動變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的1/10左右。例：欲測量Φ120mm2mm軸的直徑誤差，應選擇線圈骨架長度為多少的差動變壓器（或電感傳感器）為宜？（注：Δx=4mm）提高差動變壓器的靈敏度可采用如下途徑：①在初級線圈熱容量允許范圍內適當增加激勵電壓U1。②在低頻段，適當增加激勵頻率，也可以提高靈敏度。見書上圖4.12和圖4.13的關系曲線。靈敏度與線性度③適當增加動鐵芯截面積，以減小磁路磁阻，同時減小鐵損。④適當增加次級線圈的匝數N2，一般取N2=（1～2）N1。測量電路1．反串電路靈敏度只有反串電路的一半。可利用RP進行電氣調零，不再需要另外配置調零電路。空載輸出電壓2．橋路測量電路-3．差動整流電路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小（電壓的幅值），還可以反映位移的方向。測量電路4.相敏檢波電路全波電路測量電路相敏整流放大器單片集成電路LZXI

功能：把輸入交流信號經過全波整流后變為直流信號，并能鑒別輸入信號相位等功能。應用舉例測量振動：加速度計用傳感器工作原理：測量時，將懸臂梁底座及差動變壓器的線圈骨架固定，將銜鐵的A端與被測動體相連。當被測體帶動銜鐵以Δx(t)振動時，導致差動變壓器的輸出電壓變化。壓力測量它適用于于測量各種生產流程中液體、水蒸及氣體壓力壓力轉換為位移的彈性敏感元件為膜盒（當膜盒的膜片兩側存在壓差時，