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當(dāng)前位置:南京灼華電氣有限公司>>技術(shù)文章>>FS-C322-W感應(yīng)式傳感器的工作原理
感應(yīng)式傳感器通常被用來測量位置或速度,特別是在惡劣的環(huán)境中。對于許多工程師來說,感應(yīng)式位置傳感器的術(shù)語和技術(shù)可能會令人困惑。在這篇文章中,解釋了各種類型的感應(yīng)式傳感器,闡述了他們的工作原理,以及他們各自的優(yōu)勢和弱點。
感應(yīng)式位置和速度傳感器有各種各樣的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)。所有的感應(yīng)式傳感器都可認(rèn)為是基于變壓器原理工作的,是通過一種基于交流電流感應(yīng)的物理現(xiàn)象。1830年Michael Faraday發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象,他發(fā)現(xiàn)一個載流導(dǎo)體可以在另一個個導(dǎo)體中“感應(yīng)"出電流。Faraday的發(fā)現(xiàn)被應(yīng)用于電動機(jī)和發(fā)電機(jī),以及感應(yīng)式傳感器中用于位置和速度測量。
感應(yīng)式傳感器包括簡單的接近開關(guān)、可變電感傳感器、可變磁阻傳感器、同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、旋轉(zhuǎn)和線性變差變壓器(RVDT和LVDT),以及新一代感應(yīng)式編碼器(IncOder)。
在一個簡單的接近傳感器(接近開關(guān))中,傳感器電源在線圈(繞組)中產(chǎn)生交流電流。當(dāng)一個導(dǎo)體或者導(dǎo)磁性物體,比如一個鋼盤,接近線圈時,就會改變線圈的阻抗。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個閾值時,輸出一個信號,表明物體存在的一個信號。接近傳感器通常用于檢測金屬物體的存在與否,而輸出通常會模擬一個開關(guān)動作。這種傳感器廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)開關(guān)中電氣觸點會有問題的場合,尤其是存在大量灰塵或水的場合。有機(jī)會你會在汽車清洗站,或者當(dāng)你登上飛機(jī)時看看飛機(jī)起落架,你就會看到很多的感應(yīng)式接近開關(guān)傳感器。
可變電感和可變磁阻傳感器通常會產(chǎn)生一個導(dǎo)體或磁性可滲透性物體(通常是鋼棒)與線圈之間相對位移成比例的電信號。與接近傳感器一樣,線圈通以交流電流,線圈的阻抗與物體與線圈之間的相對位移成正比。這種傳感器通常用于測量活塞桿在缸體中的位移,例如在氣動或液壓系統(tǒng)中,整個線圈外徑可以放置在活塞桿中心孔內(nèi)。
同步器則是當(dāng)線圈之間有相對位移時,測量線圈之間的電磁耦合來工作的。線圈通常是旋轉(zhuǎn)的,并且需要在運動和靜止部件(通常稱為轉(zhuǎn)子和定子)有電氣引線。同步器可具有的準(zhǔn)確度,用于工業(yè)計量、雷達(dá)天線和望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用中。同步器價格非常昂貴,現(xiàn)在越來越少見,基本上已經(jīng)被無刷旋轉(zhuǎn)變壓器取代。無刷旋轉(zhuǎn)變壓器是感應(yīng)式傳感器的另一種形式,但電氣引線僅是在定子繞組上。
LVDT、RVDT和旋轉(zhuǎn)變壓器測量初級繞組和次級繞組之間感應(yīng)耦合的變化來工作的。初級繞組能量耦合到次次繞組,但是耦合到每一個次級繞組的能量與導(dǎo)磁物體的相對位移成比例。在一個LVDT中,通常是一個穿過繞組內(nèi)孔的金屬棒。在一個RVDT或旋轉(zhuǎn)變壓器中,通常是一個特殊形狀的轉(zhuǎn)子或磁極片,相對于沿轉(zhuǎn)子圓周布置的線圈旋轉(zhuǎn)。LVDT和RVDT的典型應(yīng)用包括飛機(jī)副翼、發(fā)動機(jī)和燃油控制的液壓伺服系統(tǒng)中。旋轉(zhuǎn)變壓器的典型應(yīng)用是無刷電機(jī)換相。
感應(yīng)式傳感器的一個顯著優(yōu)點是,相關(guān)信號處理電路不需要靠近感應(yīng)線圈。這使得感應(yīng)線圈可以位于惡劣的環(huán)境中,而其他的傳感器技術(shù)可能不適合這種環(huán)境,比如磁性或光學(xué)傳感器,因為它們要求比較脆弱的硅基電子電路位于測量點。
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