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位移傳感器

差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器廣泛應(yīng)用于哪些方面?

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:71


差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器廣泛應(yīng)用于哪些方面?  第1張

差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器廣泛應(yīng)用于哪些方面?

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差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器廣泛應(yīng)用于哪些方面?  第2張

差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:【圖】差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理與使用實(shí)例

差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理
螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)如圖4-10,它由初級(jí)線圈、兩個(gè)次級(jí)線圈和插人線圈中央的圓往形鐵芯等組成。
差動(dòng)變壓器式傳感器中兩個(gè)次級(jí)線圈反向串聯(lián),并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁限和線圈分布電容的理想條件下,其等效電路如圖4-11,當(dāng)初級(jí)繞組w1加以激勵(lì)電壓亡,時(shí),根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級(jí)繞組W2s和W2b中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E2a和E2b。如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí).必然會(huì)使兩互感系數(shù)M1=M2.根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級(jí)繞組反向串聯(lián),因而U2=E2a-E2b,即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。
當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí),由于磁阻的影響,w2a中磁通將大于W2b,使Ml > M2,因而E2a增加,而E2b減小。反之,w2b增加,w2a減小。因?yàn)閁2=E2a-E2b,所以當(dāng)E2a、E2b隨著銜鐵位移x變化時(shí),U2也必將隨x變化。圖4-12給出了變壓器輸出電壓認(rèn)與活動(dòng)銜鐵位移x的關(guān)系曲線。
實(shí)際上,當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí),差動(dòng)變壓器輸出電壓并不等于零,把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的愉出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓,記作Ux,它的存在使傳感器的輸出特性不過(guò)零點(diǎn),造成實(shí)際特性與理論特性不完全一致。零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因主要是傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱,以及磁性材料的非線性等問(wèn)題引起的。
零點(diǎn)殘余電壓的波形十分復(fù)雜,主要由基波和高次諧波組成?;ǖ漠a(chǎn)生主要是傳感器的兩次級(jí)繞組的電器參數(shù),幾何尺寸不對(duì)稱,導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)幅值不等、相位不同.因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置,兩線圈中感應(yīng)電勢(shì)都不能完全抵消。
高次諧波中起主要作用的是三次諧波,產(chǎn)生的原因是由于磁性材料磁化曲線的非線性(磁飽和、磁滯)。零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下,在實(shí)際使用時(shí),應(yīng)設(shè)法減小Ux,否則將會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果.
差動(dòng)變壓式傳感器的應(yīng)用
差動(dòng)變壓器式傳感器可以直接用于位移測(cè)量,也可以側(cè)址與位移有關(guān)的任何機(jī)械量,如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。
圖4-16所示為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
它由懸臂梁1 和差動(dòng)變壓器2構(gòu)成。測(cè)量時(shí),將懸臂梁底座及差動(dòng)變壓器的線圈骨架固定,而將銜鐵的A端與被測(cè)振動(dòng)體相連。當(dāng)被測(cè)體帶動(dòng)銜鐵以.r(t)振動(dòng)時(shí),導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的輸出電壓也按相同規(guī)律變化。

差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:差動(dòng)變壓器式位移傳感器原理與應(yīng)用?

  線性可變差動(dòng)變壓器屬于直線位移傳感器,英文縮寫為L(zhǎng)VDT(LinearVariable DifferentialTransformer)。工作原理簡(jiǎn)單地說(shuō)是鐵芯可動(dòng)變壓器。它由鐵心、銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈組成,初級(jí)線圈、次級(jí)線圈分布在線圈骨架上,線圈內(nèi)部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí),兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,這樣輸出電壓為0;當(dāng)銜鐵在線圈內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí),兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等,有電壓輸出,其電壓大小取決于位移量的大小。為了提高傳感器的靈敏度,改善位移傳感器的線性度、增大位移傳感器的線性范圍,設(shè)計(jì)時(shí)將兩個(gè)線圈反串相接、兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓極性相反,LVDT輸出的電壓是兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓之差,這個(gè)輸出的電壓值與鐵心的位移量成線性關(guān)系。
  LVDT工作過(guò)程中,鐵心的運(yùn)動(dòng)不能超出線圈的線性范圍,否則將產(chǎn)生非線性值,因此所有的LVDT均有一個(gè)線性范圍。
  LVDT線性位移傳感器的特點(diǎn):
  1、無(wú)摩擦測(cè)量,原理直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用壽命長(zhǎng);
  2、靈敏度高、線性范圍寬、重復(fù)性好;
  3、無(wú)限分辨率,應(yīng)用廣,適合于不同的應(yīng)用;
  4、結(jié)構(gòu)對(duì)稱、零位可恢復(fù)。
  RVDT非接觸設(shè)計(jì),具有無(wú)限分辨率、使用壽命長(zhǎng),精度高的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)360°轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量,廣泛應(yīng)用于球閥閥位、液壓泵、叉車、機(jī)器人、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的傳動(dòng)和反饋控制。
  RVDT(Rotary Variable DifferentialTransformer)是旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器縮寫,屬于角位移傳感器。它采用與LVDT相同的差動(dòng)變壓器式原理,即把機(jī)械部件的的旋轉(zhuǎn)傳遞到角位移傳感器的軸上,帶動(dòng)與之相連的擾流片/鐵心,改變線圈中的感應(yīng)電壓/電感量,輸出與旋轉(zhuǎn)角度成比例的電壓/電流信號(hào)。
文章來(lái)源:位移傳感器

差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用:差動(dòng)變壓器式位移傳感器的應(yīng)用

如圖5-19 (a)所示是軸向式測(cè)試頭的結(jié)構(gòu)示意圖,圖5-19 (b)所示是差動(dòng)變壓器式測(cè)位儀的原理框圖。G692L400TCU測(cè)量時(shí)探頭的頂尖與被測(cè)件接觸,被測(cè)件的微小位移會(huì)使銜鐵在差動(dòng)線圈中移動(dòng),線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生變化,這一變化量通過(guò)引線接到交流電橋,電橋的輸出電壓經(jīng)電流放大器、相敏檢波器,轉(zhuǎn)換成能夠反映被測(cè)件的位移變化大小及方向的電壓信號(hào)。

差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源(音頻振蕩器)、直流電源、萬(wàn)用表。

(1)根據(jù)圖5-20,將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。

圖5 -20差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖

(2)在模塊上按照?qǐng)D5- 21接線,音頻振蕩器信號(hào)必須從主控箱中的£。端子輸出,調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率,輸出頻率為4~ SkHz(可用主控箱的數(shù)顯表的頻率擋Fi。輸入來(lái)監(jiān)測(cè))。調(diào)節(jié)幅度使輸出幅度為峰一峰值v -,=2V(可用示波器監(jiān)測(cè):X軸0.2m。/div、y軸CH,為1V/div、CH。為20mV/div)。判別初級(jí)線圈及次級(jí)線圈同名端方法如下:設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈,并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端,按圖5 - 21接線。當(dāng)鐵芯左右移動(dòng)時(shí),觀察示波器中顯示的初級(jí)線圈波形、次級(jí)線圈波形,當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大,基本上能過(guò)零點(diǎn),而且相位與初級(jí)線圈波形(厶。音頻信號(hào)vp -,=2V波形)比較能同相或反相變化,說(shuō)明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的,否則繼續(xù)改變連接再判斷直到正確為止。