3.1 项目描绘 3.2 相关常识 3.3 电感式传感器的认知 3.4 项目参阅规划的详细计划 3.5 项目实施与查核

  ▪ 金属勘探器是一种专门用来勘探金属的仪器，除了用于勘探有 金属外壳或金属部件的地雷之外，还可拿来勘探荫蔽在墙面 内的电线、埋在地下的水管和电缆，乃至能够地下探宝，发现 埋藏在地下的金属物体。

  当u2与us均为负半周时：二极管VD2、VD3截止，VD1、VD4导通。其 等效电路如图3-19（c）所示。输出电压uo表达式与式（3-38）相同。 阐明只需位移Δx0，不管u2与us是正半周仍是负半周，负载电阻RL两头 得到的电压uo一直为正。

  ▪ 详细常识点如下： ▪ 了解电感式传感器的转化原理； ▪ 把握金属勘探器的运用； ▪ 把握电感式传感器的根底原理； ▪ 了解电涡流式传感器的作业原理； ▪ 了解电感式传感器的类型、结构及其丈量转化

  电路； ▪ 了解电感式传感器的各种运用； ▪ 了解位移丈量电感式传感器的丈量原理、运用

  ②变压器式沟通电桥式丈量电路 ▪ 变压器式沟通电桥丈量电路如图3.6所示

  ▪ 调幅电路：传感器电感L与电容C、 变压器原边串联在一起，接入沟通 电源 ，变压器副边将有电压 输出， 输出电压的频率与电源频率相同， 而幅值跟着电感L而改动。

  ▪ 在疏忽铁损（即涡流与磁滞损耗疏忽不计）、漏感以及变压器次级开 路（或负载阻抗足够大）的条件下，图3-11（a）的等效电路可用图312表明。 图中r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b，分别为W1a , W1b , W2a, W2b绕阻的直流电阻与电感。

  电感式传感器能分为： 自感式传感器、差动变压器式 传感器、电涡流式传感器。 3.2.1变磁阻式传感器

  当线圈匝数 为常数时，电感 L仅仅是磁路中磁阻 的函数， 改动δ或 均可导致电感改动， 因而变磁阻式传感器又可分为 变气隙厚度δ的传感器和变气 隙面积 的传感器。

  依据变压器的作业原理，考虑到O、M分别为变压器T1、 T2的中心抽头，则

  选用电路剖析的底子办法，可求得图3-19（b）所示电路的输出电压uo的表达 式

  ▪ 3.1.1 使命要求 ▪ 以电涡流传感器为传感元件，将金属挨近传感器的间隔转化为

  电感； ▪ 关于金属挨近传感器的间隔能够有明配偶显差异的不同提示； ▪ 当金属挨近传感器的间隔抵达必定阈值时能够宣布声光报警； ▪ 鼓舞选用单片机为操控单元，并酌情加分； ▪ 终究上交调试成功的实验体系—金属勘探器； ▪ 要求有每个过程的文字资料，包括原理图、运用阐明、元件清

  基波产生的底子原因是： 传感器的两次级绕组的电气参数、几许尺度不对 称， 导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，因而不管怎样调整衔 铁方位， 两线圈中感应电势都不能彻底抵消。

  高次谐波（主要是三次谐波）产生原因：是磁性资料磁化曲线的非线性 （磁饱满、磁滞）。

  ▪ 电感式传感器的丈量电路有沟通电桥式、 变压器式沟通 电桥以及谐振式等。

  W2a=W2b=W2两个次级绕组。两个初级绕组的同名端顺向串联， 而两 个次级绕组的同名端则反相串联。

  图3.11 变隙式差动变压器等效电路 图3.12 变隙式差动变压器输出特性

  • 当活动衔铁向上移动时,因为磁阻的影响， W2a中磁通将大于W2b，使M1M2，因而E2a增 加，而E2b减小。反之，E2b添加，E2a减小。因 为Uo=E2a-E2b，所以当E2a、E2b 跟着衔铁位移x 改动时， Uo也必将随x而改动。

  ▪ 当L改动时，振动频率随之改动，依据f的巨细即可测出被丈量的值。 图3.7（b）表明f与L的联系曲线，它具有严峻的非线．变磁阻式传感器的运用

  ▪ 当压力进入膜盒时，膜盒 的顶端在压力P的效果下 产生与压力P巨细成正比

  • 由图 能够精确的看出， 当衔铁坐落中心方位时，差动 变压器输出电压并不等于零，咱们把差动变压 器在零位移时的输出电压叫做零点剩余电压， 记作ΔUo，它的存在使传感器的输出特性不经 过零点，形成实践特性与理论特性不彻底共同。

  零点剩余电压产生原因：主要是由传感器的两次级绕组的电气参数和几许 尺度不对称，以及磁性资料的非线性等引起的。

  ▪ 当被测压力进入C形绷簧 管时， C形绷簧管产生 变形，其自在端产生位 移，带动与自在端衔接 成一体的衔铁运动，使 线中的电感 产生巨细持平、符号相 反的改动。即一个电感 量增大，另一个电感量 减小。电感的这种改动 经过电桥电路转化成电 压输出。因为输出电压 与被测压力之间成份额 联系，所以只需用检测 外表丈量出输出电压， 即可得知被测压力的大 小。

  压表丈量，只能反映衔铁位移的巨细，不 能反映移动的方向); ▪ b丈量值中将包括零点剩余电压。 ▪ 为了到达能区分移动方向和消除零点剩余 电压的意图，实践丈量时，常常选用差动 整流电路和相敏检波电路。

  不管u2与us是正半周仍是负半周，负载电阻RL两头得到的输出电压uo表 达式总是为

  ▪ 关于变隙式电感传感器，电感 和气隙厚度 成反比，其输出特性如图3.2，输 入输出对错线性联系。灵敏度为

  ▪ 式中， 越小，灵敏度越高。变空隙式电感传感器的丈量规模与灵敏度及线 性度相对立，因而变隙式电感式传感器适用于丈量细小位移的场合。

  ▪ 可直接用于位移丈量，也能够丈量与位移有关的任何机械量，如振 动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。

  ▪ 图3-21为差动变压器式加速度传感器的原理结构示意图。 它由悬臂梁和差动变压器构成。丈量时，将悬臂梁底座及 差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此刻传感器作为加速度丈量中的惯性元件，它的 位移与被测加速度成正比，使加速度丈量转变为位移的测 量。当被测体带动衔铁以Δx(t)振动时，导致差动变压器的 输出电压也按相同规则改动。

  ▪ 当没有位移时，衔铁C处于初始平衡方位，它与两个铁芯的空隙有 δa0=δb0=δ0，则绕组W1a和W2a间的互感Ma与绕组W1b和W2b的互感Mb相 等，致使两个次级绕组的互感电势持平，即e2a=e2b。因为次级绕组反 相串联，因而，差动变压器输出电压Uo=e2a-e2b=0。

  ▪ 当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的方位将产生相应的改动， 使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压 Uo=e2a-e2b≠0，即差动变压器有电压输出， 此电压的巨细与极性反映

  零点剩余电压一般在几十毫伏以下，在实践运用时，应设法减小Ux，否则将 会影响传感器的丈量成果。

  ▪ 输入信号u2(差动变压器式传感器输出 的调幅波电压)经过变压器T1加到环形 电桥的一个对角线上。参阅信号us通 过变压器T2加到环形电桥的另一个对 角线上。 输出信号uo从变压器T1与T2 的中心抽头引出。

  ▪ 平衡电阻R起限流效果，以防止二极管 导通时变压器T2的次级电流过大。RL 为负载电阻。us的幅值要远大于输入 信号u2的幅值，以便有用操控四个二 极管的导通状况，且us和差动变压器 式传感器激磁电压u1由同一振动器供

  ▪ 特色：此电路灵敏度很高， 但线 性差，适用于线性度要求不高的场 合。

  ▪ 调频电路：是传感器电感L的改动将引起输出电压频率的改动。 一般 把传感器电感L和电容C接入一个振动回路中，其振动频率

  图3.16 （a）半波电压输出；（b）半波电流输出； （c）全波电压输出；（d）全波电流输出

  ▪ 不管两个次级线圈的输出瞬时电压极性怎么，流经电容 C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是 从6到8， 故整流电路的输出电压为