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自感式稱重傳感器的特性分析
發布日期:2012-11-12 15:48:02瀏覽量:1000來源:長陸智造

  1.螺管型電感傳感器
   螺管型電感傳感器它是在螺管線圈中故人銜鐵形成的。銜鐵在外力作用下可上下運動,使得線圈的電感量發生變化。這種傳感器的精確理論分析較氣隙型復雜得多、具體可參考有關專著。對它的近似分析結果如下。

    假設在線圈內的磁場強度是均勻的,螺管全長為l.半徑為r,匝數為N,當鐵芯插入線圈內時,使插入部分的磁阻下降,所以磁感應強度增大,從而使電感值增加。設鐵芯半徑為rc,鐵芯材料的磁導率為um,鐵芯插入線圈內的長度為lc(l c<l),若插入長度lc增加Alc時,電感增加AL,那么電感的增加量成正比。但由于線圈內磁場強度沿軸向分布并不均勻,因而它的輸出特性呈非線性。

    2.變截面型電感傳感器
    變截面型電感傳感器的結構,氣隙厚度保持不變,而鐵芯與銜鐵之間相對覆蓋面積(即磁通截面)隨被測量的變化而變化,從而引起電感發生變化。

    設初始磁通截面(即鐵芯橫截面)的面積為s=ab,a為鐵芯截面長.b為鐵芯截面寬,當銜鐵隨外力作用沿鐵芯截面長度方向向下移動x時由此可見,變截面型電感傳感器的輸出特性曲線在理論上為一直線,電感的變化量與位移x呈線性關系。

    3.變氣隙型電感傳感器
    變氣隙型電感化感器的傳感器線圈的電感與氣隙成反比,由此可見,電感的變化量AL與氣隙的變化量A6成線性關系。同時可知,高次項是造成非線性的主要原因,而且是不相等的。為了改善非線性,應越小越好,電感傳感器用于測量微小位移是比較精確的。但過小,又會降低靈敏度.所以要兩者兼顧,統籌考慮。實際測旦中廣泛采用差動式電感傳感器。

    4.差動式電感傳感器
    為改善傳感器的非線性和減小外界干擾的影響,常用差動技術來改善其性能。同的傳感器線圈共用一個活動銜鐵,構成差動傳感器,以提高電感傳感器的靈敏度差。上述三種類型都可差動使用,對這種姓動傳感器的結構要求是:兩個導磁體的幾何尺寸完全相同,材料性能完全相同,兩個線圈的電氣參數(如電感、匝數、銅電阻等)和幾何尺寸也要完全相同。

    經差動處理后,傳感器具有下列優點:1.靈敏度提高一倍。即銜鐵位移相同時、輸出信號大一倍。2.線性得到明顯改善:3.對溫度變化、電源波動、外界干擾等對傳感器精度的影響,由于可互相抵消而減小。4.電磁吸力對測力變化的影響也由于能相互抵消而減小。

    這三種類型的傳感器的特性比較總結如下:
    (1)變氣隙型自感傳感器的優點是靈敏度最高.從靈敏度隨氣隙的增大而減小。因為原始氣隙一般取得很小。.電感的相對變化量可達1/100一l500。因而它對電路放大倍數要求低。主要缺點是非線性誤差大。為減小非線性誤差,量程必須限制而且較小,一般為間隙的1/5以下、銜鐵在運動力向亡受到鐵芯的限制,白由行程小。這種傳感器制造裝配比較困難,因此應用在逐年減少。

   (2)變截面型自感傳感器的靈敏度比變氣隙型的低.但理論靈敏度為一常數,因而且有較好的線性,量程也較大,自由行程qJ按需要安排。制造裝配也較方便,因而使用比較廣泛。

   (3)螺管型自感傳感器的靈敏度比愛戴由型的更低,但員程大.線性也較好,同時還具備自由行程可任意安排、制造裝配方便等優點。在批量生產中。螺管型的互換性耍比變截面型的好,特性大體一致。促由于螺管型的線圈形狀對線性度及穩定度有較大影響、要求在設計制造時注息線圈骨架的形狀和尺寸穩定不變,線圈繞制耍均勻一致*它的應用比較廣泛。

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