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電感式、電磁感應(yīng)式、電渦流式位移傳感器?

請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)說(shuō)這三個(gè)位移傳感器的概念和異同點(diǎn)?那個(gè)精度高些?: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-11-11

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電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。電感式傳感器具有以下特點(diǎn): (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。 (2)靈敏度和分辨力高，能測(cè)出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。 (3)線(xiàn)性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍(幾十微米至數(shù)毫米)內(nèi)，傳感器非線(xiàn)性誤差可達(dá)0.05%~0.1%。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。電感式傳感器種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有自感式，互感式和渦流式三種。圖中介紹的是自感式傳感器。由鐵心和線(xiàn)圈構(gòu)成的將直線(xiàn)或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線(xiàn)圈電感量變化的傳感器，又稱(chēng)電感式位移傳感器。這種傳感器的線(xiàn)圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線(xiàn)圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線(xiàn)圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是:①無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng);②分辨率高;③靈敏度高;④線(xiàn)性度高、重復(fù)性好;⑤測(cè)量范圍寬(測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低);⑥無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測(cè)量誤差;⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高;⑧不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量(如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等)的測(cè)量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線(xiàn)性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。變間隙型電感傳感器這種傳感器的氣隙δ隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻(圖1)。它的靈敏度和非線(xiàn)性都隨氣隙的增大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧。δ一般取在0.1~0.5毫米之間。變面積型電感傳感器這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對(duì)覆蓋面積(即磁通截面)隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻(圖2)。它的靈敏度為常數(shù)，線(xiàn)性度也很好。螺管插鐵型電感傳感器它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器的最早的一種應(yīng)用。但是作為現(xiàn)代的傳感器，為了便于信號(hào)處理，需要磁傳感器能將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)輸出。應(yīng)用最早的是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制領(lǐng)域作出了杰出的貢獻(xiàn)，但是到今天已經(jīng)被以高性能磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。一款電磁傳感器的外形在今天所用的電磁效應(yīng)的傳感器中，磁旋轉(zhuǎn)傳感器是重要的一種。磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要由半導(dǎo)體磁阻元件、永久磁鐵、固定器、外殼等幾個(gè)部分組成。典型結(jié)構(gòu)是將一對(duì)磁阻元件安裝在一個(gè)永磁體的刺激上，元件的輸入輸出端子接到固定器上，然后安裝在金屬盒中，再用工程塑料密封，形成密閉結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)就具有良好的可靠性。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導(dǎo)體磁阻元件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號(hào)外，而且有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)范圍，這是由于電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。另外，這種傳感器還能夠應(yīng)用在很大的溫度范圍中，有很長(zhǎng)的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強(qiáng)，因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以，這種傳感器在工業(yè)應(yīng)用中受到廣泛的重視。磁旋轉(zhuǎn)傳感器在工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，因?yàn)檫@種傳感器有著令人滿(mǎn)意的特性，同時(shí)不需要維護(hù)。其主要應(yīng)用在機(jī)床伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)、工廠(chǎng)自動(dòng)化的機(jī)器人臂的定位、液壓沖程的檢測(cè)、工廠(chǎng)自動(dòng)化相關(guān)設(shè)備的位置檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測(cè)單元和各種旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)單元等。現(xiàn)代的磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要包括有四相傳感器和單相傳感器。在工作過(guò)程中，四相差動(dòng)旋轉(zhuǎn)傳感器用一對(duì)檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)差動(dòng)檢測(cè)，另一對(duì)實(shí)現(xiàn)倒差動(dòng)檢測(cè)。這樣，四相傳感器的檢測(cè)能力是單元件的四倍。而二元件的單相旋轉(zhuǎn)傳感器也有自己的優(yōu)點(diǎn)，也就是小巧可靠的特點(diǎn)，并且輸出信號(hào)大，能檢測(cè)低速運(yùn)動(dòng)，抗環(huán)境影響和抗噪聲能力強(qiáng)，成本低。因此單相傳感器也將有很好的市場(chǎng)。磁旋轉(zhuǎn)傳感器在家用電器中也有大的應(yīng)用潛力。在盒式錄音機(jī)的換向機(jī)構(gòu)中，可用磁阻元件來(lái)檢測(cè)磁帶的終點(diǎn)。家用錄像機(jī)中大多數(shù)有變速與高速重放功能，這也可用磁旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)主軸速度并進(jìn)行控制，獲得高畫(huà)面的質(zhì)量。洗衣機(jī)中的電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和高低速旋轉(zhuǎn)功能都可以通過(guò)伺服旋轉(zhuǎn)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制。電磁接近開(kāi)關(guān) 這種開(kāi)關(guān)可以感應(yīng)到進(jìn)入自己檢驗(yàn)區(qū)域的金屬物體，控制自己內(nèi)部電路的開(kāi)或關(guān)。開(kāi)關(guān)自己產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有金屬物體進(jìn)入到磁場(chǎng)會(huì)引起磁場(chǎng)的變化。這種變化通過(guò)開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路可以變成電信號(hào)。電磁傳感器是一門(mén)應(yīng)用很廣的高新技術(shù)，國(guó)內(nèi)、國(guó)外都投入了一定的科研力量在進(jìn)行研究，這種傳感器的應(yīng)用正在滲透入國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，隨著信息社會(huì)的到來(lái)，其地位和作用必將更加突出。電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線(xiàn)性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線(xiàn)性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。在所有與機(jī)械狀態(tài)有關(guān)的故障征兆中，機(jī)械振動(dòng)測(cè)量是最具權(quán)威性的，這是因?yàn)樗瑫r(shí)含有幅值、相位和頻率的信息。機(jī)械振動(dòng)測(cè)量占有優(yōu)勢(shì)的另一個(gè)原因是:它能反應(yīng)出機(jī)械所有的損壞，并易于測(cè)量。從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，主要取決于其核心-轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測(cè)量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對(duì)諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機(jī)械問(wèn)題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。電渦流傳感器以其長(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。電渦流傳感器的典型應(yīng)用: 電渦流傳感器系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和一些科研單位。對(duì)汽輪機(jī)、水輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空分機(jī)、齒輪箱、大型冷卻泵等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動(dòng)、軸向位移、鍵相器、軸轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究和零件尺寸檢驗(yàn)等進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量和保護(hù)。: 回答者：網(wǎng)友

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