MC7808ECTBU正如在第一章中所指出的,铁心线圈工作在非饱和状态时,其铁心材料的导磁率远大于空气的导磁盔。因而导磁体的磁阻与气隙磁阻相比即

可忽略不计,则铁心线圈的电感量为

L=w2uos/2y              (9-19)

式中 w 铁心线圈的匝数;

S一气隙的截面积(m2);

a 气隙的长度(m);

uo一空气的导磁率,为4t×10ˉ7(H/m)。

从式(9-19)中可知,当w确定之后,只要电感传感器原理图ε和S二者之一发生变化,电感传感器的电感量就会随之发生变化。因此,通常可以做成变气隙长度型和变气隙截面型两种电感传感器,分别用来直接测量位移和角位移。

电感式传感器在使用时必定带有测量电路,把电感的变化转换为电压、电流或频率的变化,再通过电气显示设各把它显示出来或记录下来。

简单的电感式传感器存在着一系列缺点,不适于精密测量。实际工作中常常采用两个完全对称的简单电感式传感器共用一个活动衔铁,构成差动式电感传感器。图9-42中(a)和(c)所示的分别为E形和螺线管形差动式电感传感器的结构原理图。其特点是上、下两导磁体的几何尺寸完全相同,材料相同;上下两只线圈的电气参数(线圈铜电阻,电感匝数)也完全一致。

差动式电感传感器的原理和接线图,图9-42中(b)、(d)为差动式电感传感器的接线圈。传感器的两只电感线圈接成交流,电桥的相邻两臂,另外两个桥臂由电阻组成。

这两类差动式电感传感器的工作原理相同,只是结构形式不同而已。

由图9-42可见,电感传感器和电阻构成了四臂交流电桥,由交流电源供电,在电桥的另一对角端为输出的交流电压。

在起始状态,衔铁处于中间位置,两边的气隙相等。因此,两只电感线圈的电感量在理论上相等,电桥的输出电压叹c=0,电桥处于平衡状态。

当衔铁偏离中间位置向上或向下移动时,造成两边气隙大小不一样,使两只电感线圈的电感量一增一减,电桥就不平衡,电桥输出电压的幅值大小与衔铁移动量的大小成比例,其相位则与衔铁移动的方向有关。假定向上移动时输出电压的相位为正,而向下移动时,输出电压相位将反相180°,为负。因此,如果测量出输出电压的大小和相位,就能决定衔铁位移量的大小和方向。

差动电感式压差传感器,图9-43所示的为测量压力差用的差动式电感传感器,其工作原理如下:当P=P1 P2=0时,膜片(衔铁)两面受到的压力相等,则a1=a2=aO,因此线圈的阻抗相等,即Z1=z2=zO,电桥处于平衡状态,电桥对角端输出电压仇c=0。当P=P1ˉP2≠0时,膜片两面受到的压力不相等,膜片产生位移。于是a1≠a2,zl≠z2,弘c≠0。电桥输出电压的大小将反映被测压力的大小。经过分析,可得到电桥输出电压与压力差的关系为

usc=usr/2×k/uo×P       (9-20)

而                Κ=0.17)×r4/et3;              (9-21)

式中,usc为电桥的输出电压;εsr为电桥的输入电压;R为膜片衔铁的半径;P为压力差;E为膜片材料的弹性模量;彦为膜片厚度。当膜片的材料和尺寸均为已知时,Κ为常值。由式(9-21)可见,当△ε很小时,输出电压认c与压力差P近似成正比关系。

差动电感式压差传感器的结构示意和接线图,1一导磁体;2一线圈;3一衔铁;4一壳体.

位移、角位移传感器,电位器式位移传感器,电位器在电气和电子设各中是一种常用的机电元件。在航空仪表和传感器中,它主要是作为一种把机械位移输入转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感器元件来使用的。当输出量是电阻值时,电位器作为变阻器用;当输出量为电压值时,电位器作为

分压器用。如图9-44所示。

精密线绕电阻具有较高的精度(可达0.1%或更高),传感器中大多采用精密线绕电位器。它是由电阻丝、电刷和骨架三部分组成。电刷与由电阻丝绕制而成的电阻元件可靠接电感量一增一减,电桥就不平衡◇电桥输出电压的幅值大小与衔铁移动量的大小成比例,其相位则与衔铁移动的方向有关。假定向上移动时输出电压的相位为正,而向下移动时,输出电压相位将反相180°为负。因此,如果测量出输出电压的大小和相位,就能决定衔铁位移量的大小和方向。

差动电感式压差传感器,图9-43所示的为测量压力差用的差动式电感传感器,其工作原理如下:当P=P1 P2=0时,膜片(衔铁)两面受到的压力相等,则a1=a2=aO,因此线圈的阻抗相等,即Z1=z2=zO,电桥处于平衡状态,电桥对角端输出电压uc=0。当P=P1ˉP2≠0时,膜片两面受到的压力不相等,膜片产生位移。于是a1≠a2,zl≠z2,弘c≠0。电桥输出电压的大小将反映被测压力的大小。经过分析,可得到电桥输出电压与压力差的关系为

usc=us×th×P       (9-20)

而                Κ=0.17)<usc;              (9-21)

式中,酝c为电桥的输出电压;εsr为电桥的输入电压;R为膜片衔铁的半径;P为压力差;E为膜片材料的弹性模量;彦为膜片厚度。当膜片的材料和尺寸均为已知时,Κ为常值。由式(9-21)可见,当△ε很小时,输出电压认c与压力差P近似成正比关系。

差动电感式压差传感器的结构示意和接线图,1一导磁体;2一线圈;3一衔铁;4一壳体.

电位器在电气和电子设各中是一种常用的机电元件。在航空仪表和传感器中,它主要是作为一种把机械位移输入转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感器元件使用的。当输出量是电阻值时,电位器作为变阻器用;当输出量为电压值时,电位器作为分压器用。如图9-44所示。

精密线绕电阻具有较高的精度(可达0.1%或更高),传感器中大多采用精密线绕电位器。它是由电阻丝、电刷和骨架三部分组成。电刷与由电阻丝绕制而成的电阻元件可靠接住．