位移的测量
位移检测方法
位移检测方法
位移检测包括线位移检测和角位移检测。
位移检测的方法多种多样，常用的有下述几种。
（1）积分法测量运动体的速度或加速度，经过积分或二次积分求得运动体的位移。
例如在惯性导航中，就是通过测量载体的加速度，经过二次积分而求得载体的位移。
（2）相关测距法利用相关函数的时延性质，向某被测物放射信号，将放射信号与经被测物反射的返回信号作相关处理，求得时延τ，若放射信号的速度已知，则可求得放射点与被测物之间的距离。
（3）回波法从测量起始点到被测面是一种介质，被测面以后是另一种介质，利用介质分界面对波的反射原理测位移。
例如激光测距仪、超声波液位计都是利用分界面对激光、超声波的反射测量位移的。
（4）线位移和角位移相互转换被测量是线位移时，若检测角位移更便利，则可用间接测量方法，通过测角位移再换算成线位移。
同样，被测是角位移时，也可先测线位移再进行转换。
例如汽车的里程表，是通过测量车轮转数再乘以周长而得到汽车的里程的。
（5）位移传感器法通过位移传感器，将被测位移量的变化转换成电量（电压、电流、阻抗等）、流量、光通量、磁通量等的变化，间接测位移。
位移传感器法是目前应用最广泛的一种方法。
一般来说，在进行位移检测时，要充分利用被测对象所在场合
和具备的条件来设计、选择检测方法。
位移测量的工作原理
位移测量的工作原理随着科技的不断发展，现代工程中需要进行精密测量的场合越来越多，其中之一就是位移测量。
位移测量是指测量物体的位置变化或距离变化的一种测量方法，是一种重要的工程测量方法。
本文将介绍位移测量的工作原理。
一、位移测量的定义位移测量是指测量物体在空间中的位置变化或距离变化的一种测量方法。
位移测量在工程领域中应用广泛，例如测量建筑物的变形、机器零件的运动、地震造成的地表位移等等。
二、位移测量的分类根据测量原理的不同，位移测量可以分为以下几种：1.机械式位移测量机械式位移测量是指利用机械原理测量物体的位移或距离变化的一种测量方法。
例如，利用螺旋测微器可以测量物体的微小位移，利用千分尺可以测量物体的距离变化。
2.光学式位移测量光学式位移测量是指利用光学原理测量物体的位移或距离变化的一种测量方法。
例如，利用激光干涉仪可以测量物体的微小位移，利用测距仪可以测量物体的距离变化。
3.电子式位移测量电子式位移测量是指利用电子原理测量物体的位移或距离变化的一种测量方法。
例如，利用电容传感器可以测量物体的微小位移，利用激光三角测距仪可以测量物体的距离变化。
三、位移测量的工作原理位移测量的工作原理可以根据测量方法的不同，分为以下几种： 1.机械式位移测量的工作原理机械式位移测量利用机械原理进行测量，其工作原理如下：（1）利用螺旋测微器进行位移测量的工作原理螺旋测微器是一种通过螺旋副传递位移的机械装置，其工作原理如下：将螺旋测微器的测头置于待测物体上，然后旋转测头，使螺旋副的螺距使测头上下移动，进而测量物体的微小位移。
（2）利用千分尺进行距离测量的工作原理千分尺是一种通过齿轮传递位移的机械装置，其工作原理如下：将千分尺的测头置于待测物体的两个端点上，然后通过千分尺上的齿轮组，使测头的位置发生变化，从而测量物体的距离变化。
2.光学式位移测量的工作原理光学式位移测量利用光学原理进行测量，其工作原理如下：（1）利用激光干涉仪进行位移测量的工作原理激光干涉仪是一种通过激光干涉测量位移的光学装置，其工作原理如下：将激光干涉仪的激光束照射到待测物体上，然后通过激光干涉的原理，测量物体的微小位移。
物理实验技术中的位移测量方法与技巧
物理实验技术中的位移测量方法与技巧在物理实验中，位移测量是非常重要的一项工作。
无论是研究物体的运动，还是测量材料的性能，位移测量都扮演着关键的角色。
本文将介绍一些常用的位移测量方法与技巧。
1. 光栅测量法光栅测量法是一种基于光学原理的位移测量方法。
利用光栅的特性，可以将位移转化为光强的变化。
通过测量光强的变化来得到位移的大小。
这种方法具有分辨率高、精度高的特点。
在实际应用中，常常使用光电二极管或光敏电阻来接收并转化光强的变化信号。
2. 激光干涉法激光干涉法是一种常用的位移测量方法。
它利用激光的相干性原理来测量两个相邻位置之间的位移。
通过将激光分为两束，分别照射到待测物体上，然后再将两束光进行干涉，通过测量干涉条纹的变化来得到位移的大小。
激光干涉法具有高精度、非接触等优点，广泛应用于工业制造、材料研究等领域。
3. 压电传感器压电传感器是一种常用的位移测量设备。
它利用压电材料的特性来实现位移的测量。
当压电材料受到外界力的作用时，会产生电荷的积累，通过测量电荷的变化来得到位移的大小。
压电传感器具有高灵敏度、快速响应等特点，广泛应用于机械工程、材料科学等领域。
4. 电容位移传感器电容位移传感器是一种常见的位移测量设备。
它利用电容的变化来实现位移的测量。
当电容器的电极之间发生位移时，电容的数值会发生变化。
通过测量电容的变化来得到位移的大小。
电容位移传感器具有广泛的测量范围、高分辨率等特点，常用于位移测量和控制领域。
5. 实验技巧在进行位移测量实验时，还需要注意一些实验技巧，以确保测量结果的准确性和可靠性。
首先，要保证测量设备的稳定性，包括测量仪器的固定、电源和线路的稳定等。
其次，要校准测量设备，以确保测量结果与实际位移一致。
并且，在进行测量时，应尽量减小系统误差，例如避免测量设备与被测物体之间的摩擦、振动等。
总结：位移测量是物理实验中不可或缺的一项技术。
通过本文介绍的光栅测量法、激光干涉法、压电传感器、电容位移传感器等常用的位移测量方法，可以更加准确地获得位移信息。
位移的测量
敏度的位移测量。
上一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
3.3.1电感式传感器
电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感量的 改变这一物理现象来实现测量的。根据转换原理不同，电感 式传感器可分为自感式和互感式两大类。人们习惯上讲的电 感式传感器通常是指自感式传感器。而互感式传感器由于它 是利用变压器原理，又往往做成差动式，故常称为差动变压 器传感器。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
采用差动式结构除了可以改善线性、提高灵敏度外，对外界 影响，如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相 抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。 所以，实用的电感传感器几乎全是差动的。
(2)电感传感器的测量电路 电感传感器可以通过交流电桥将线圈电感的变化转换成电压
式中，
——空气隙厚度; ——空气隙的有效截面积; ——真空磁导率，与空气的磁导率相近。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
因此电感线圈的电感量为：
此式表明，当被测量使 , 或 发生变化时，都会引起 电感L的变化，如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另 一个参数，电感量即为该参数的单一函数。由此，电感传感 器可分为变隙型、变面积型和螺管型三种类型，如图3-2所 示。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
差动变压器式传感器也有变气隙式和变面积式，但最多采用 的是螺管式。图3-6为螺管式差动变压器的结构示意图。
差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分 布电容等的影响)，它的等效电路如图3-7所示。图中u1为一 次线圈激励电压;M1、M2分别为一次线圈与两个二次线圈间 的互感；L1、R1分别为一次线圈的电感和有效电阻；L21、 L22分别为两个二次线圈的电感；R21、R22分别为两个二次 线圈的有效电阻。
位移测量的方法
位移测量的方法
1. 尺子测量法呀，这就像我们小时候量身高用的尺子一样！比如要量一下这个桌子移动了多远，就可以拿尺子去比一比嘛，简单又直接。
2. 激光测量法呢，可高级了！就像孙悟空的火眼金睛，能超精确地测量位移。
比如测量大桥上某个点移动的距离，激光一照，啥都清楚啦。
3. 物理标志物法也不错哦！就好比跑步比赛中设置的那些标志物，通过观察物体相对于标志物的位置变化来确定位移。
哎呀就像马路上的那些里程碑一样。
4. 影像分析法厉害吧！像看电影一样，一格一格地分析画面，从而得出位移。
比如说看一个球滚动的视频，就能用这个方法知道它滚了多远。
5. GPS 测量法，哇，现在不是到处都用 GPS 嘛，超级方便！就好似有个小侦探在跟着物体，随时报告它的位置变化呢。
比如追踪一辆车的行驶路径和位移，真的很实用呀。
6. 声波测量法也很牛啊！这不就像蝙蝠用声波来定位一样嘛。
像在一些特殊环境下，声波就能很好地测量位移哟。
7. 角度测量法挺有趣呢！就如同我们用指南针找方向一样，通过角度的变化来算出位移。
比如观察一个摆锤摆动的角度变化就可以知道它的位移啦。
8. 惯性测量法简直太妙啦！可以想象成一个人在凭感觉判断自己走了多远。
比如在一些没办法用其他方法的地方，惯性测量法就能大展身手咯。
我觉得这些位移测量的方法都各有各的厉害之处和适用场合，都值得我们好好去了解和运用呀！。
物理实验技术中的位移测量使用方法
物理实验技术中的位移测量使用方法引言物理实验中，位移测量是非常重要的一项技术，它可以帮助我们准确地测量物体在空间中的位置变化。
不同的实验需要不同的位移测量方法，本文将为大家介绍一些常见的物理实验中的位移测量使用方法。
一、光电法光电法是一种常见的位移测量方法，它利用光束的投射和接收来测量物体的位移。
该方法基于光电效应，通过光电传感器接收光束反射回来的光信号，进而计算物体的位移。
光电法测量位移快速准确，广泛应用于各种实验中，例如光栅移位传感器用于测量光栅条纹的位移。
二、激光干涉法激光干涉法是一种高精度的位移测量方法。
它利用激光光束的干涉现象来测量物体的位移。
将一束激光光束分成两束，分别照射到被测物体上，通过干涉效应，可以测量出物体的微小位移。
激光干涉法在实验室中广泛应用，例如在微纳尺度测量和光学仪器校准中。
三、位移传感器位移传感器是物理实验中最常用的位移测量设备之一。
位移传感器可以通过测量物体的伸缩变化、电容变化、电感变化等来获得位移信息。
它们通常由传感器头和信号处理部分组成。
常见的位移传感器有电容传感器、电感传感器和线性变阻传感器等。
根据实验需求，可以选择不同类型的位移传感器来实现高精度的位移测量。
四、高速相机法高速相机法是一种用于测量物体运动位移的方法。
它通过使用高帧率的相机来捕捉物体连续的图像。
通过分析这些图像中物体的移动情况，可以推算出物体的位移。
高速相机法在物理实验中广泛用于研究快速运动的物体，例如高速冲击试验和流体动力学研究。
五、声波测距法声波测距法是一种基于声音传播速度的位移测量方法。
它通过发射声波并接收反射回来的声波来测量物体的位移。
声波的传播速度是已知的，通过计算声波发射时刻与接收时刻的时间差，可以准确测量出物体的位移。
声波测距法广泛应用于工业领域和物理实验中的位移测量。
结论位移测量是物理实验中不可或缺的一项技术，通过光电法、激光干涉法、位移传感器、高速相机法和声波测距法等不同的测量方法，我们可以获得准确的位移数据。
测量物体的位移和速度
测量物体的位移和速度物体的位移和速度是物理学中重要的概念，在很多领域都有广泛的应用。
测量物体的位移和速度可以帮助我们更好地理解物体的运动规律，并为科学研究和工程实践提供有力支持。
本文将介绍一些常见的物体位移和速度测量方法，并讨论它们的原理和应用。
一、位移的测量方法1. 直尺法直尺法是测量物体位移最简单常用的方法之一。
它适用于物体的直线运动，并假设物体在运动过程中保持直线运动路径。
测量时，只需将直尺与物体的参考位置和末位置对齐，读取直尺上的位移数值即可得到物体的位移量。
然而，直尺法对于曲线运动或运动过程中的方向变化无法准确测量，因此在一些复杂情况下并不适用。
2. 高精度测距仪法高精度测距仪是一种利用电子测量技术测量物体位移的设备，具有高精度和灵活性的特点。
它可通过测量物体运动过程中的时间和速度来计算位移。
一种常用的高精度测距仪是激光测距仪，它利用激光束测量物体与测距仪之间的距离。
该方法适用于较长距离的位移测量，且可以实时测量运动物体的位移变化。
3. 光电测量法光电测量法常用于测量物体的短距离位移。
它利用光电编码器或光电门等装置，通过测量光源被物体遮挡的时间来计算位移。
该方法具有快速、精确的特点，广泛应用于机械加工、自动控制等领域。
二、速度的测量方法1. 平均速度法平均速度法是一种简单易行的测量物体速度的方法。
它通过测量物体在一段时间内的位移与时间的比值来计算速度。
公式为：速度=位移/时间。
然而，平均速度法只能得到物体在整个时间段内的平均速度，无法反映物体速度变化的细节。
2. 瞬时速度法瞬时速度法是一种能够准确测量物体速度变化的方法。
它通过测量物体在某一瞬间的位移与时间的比值来计算速度。
对于直线运动，可以通过微分法求得瞬时速度的导数形式。
对于曲线运动，需采用微元法进行计算。
瞬时速度法在研究物体运动规律和分析速度变化时具有重要应用价值。
3. 高速摄影法高速摄影法是一种通过连续拍摄物体运动图像来测量物体速度的方法。
第4章 位移的测量
第4章位移的测量第四章位移的测量4.1 位移检测位移是向量，是指物体或其某一部分的位置相对参考点在一定方向上产生的位置变化量。
因此位移的度量除要确定其大小外，还要确定其方向。
第四章位移的测量一、位移测量的分类：按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。
按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位移测量。
二、位移测量注意问题：测量方向与位移方向重合位移是指物体上某一点在一定方向上的位置变动，是矢量。
如果测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅仅反映该而不能真实反映需测位移的大小。
测量方向上的分量，位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量系统。
第四章位移的测量三、常用的位移传感器电阻：应变、压阻、变阻。
电感：自感：变气隙、螺线管；互感：差动变压器；涡流。
电容：变面积、变极距、变介电常数。
霍尔元件。
光栅、光电编码盘、磁尺、激光干涉仪。
根据环境、动态特性、量程、精度、价格等参数选择。
4.1 常用位移传感器型式电阻式滑线式线位移角位移变阻器线位移角位移应变式非粘贴式的粘贴的半导体的测量范围 1_300 mm0__176;_360__176; 1_1000 mm 0_60 rad 精确度 __177;0.1% __177;0.1%__177;0.5% __177;0.5%第四章位移的测量直线性特点__177;0.1% 分辨率较好，可用于 __177;0.1% 静态或动态测量。
机械结构不牢固 __177;0.5% 结构牢固，寿命长，但分辨率差，电噪声 __177;0.5% 大__177;0.5%应变 __177;0.1% __177;0.3%应变 __177;2%_3% __177;0.25%应__177;2%_3% 变__177;1% 满刻度 __177;20%不牢固牢固，使用方便，需温度补偿和高绝缘电阻输出幅值大，温度灵敏性高第四章位移的测量型式测量范围 __177;0.2 mm 1.5_2 mm 300_____ mm__177;0.08_ __177;75 mm __177;2.5_ __177;250 mm 同步机__177;0.1__176;___177; 0.7__176; __177;0.5% __177;0.0% __177;1%_3% _lt;3% 精确度 __177;1% 直线性 __177;3% 特点电感式自感式变气隙型螺管型特大型差动变压器涡电流式0.15%_0.1 %__177;0.5%360__176;微动同步器旋转变压器 10__176; 60__176; __177;1% __177;0.05% __177;0.1%只宜用于微小位移测量测量范围较前者宽，使用方便可靠，动态性能较差分辨率好，受到磁场干扰时需屏蔽分辨率好，受被测物体材料、形状、加工质量影响可在1200 r/min 的转速下工作，坚固、对温度和湿度不敏感非线性误差与变压比和测量范围有关第四章位移的测量型式电容式变面积变间距测量范围精确度直线性特点10-3_100 mm 10-3_10 mm__177;0.005% 0.1%__177;1% 介电常数受环境温度、湿度变化的影响分辨率很好，但测量范围很小，只能在小范围内近似地保持线性霍尔元件感应同步器直线式__177;1.5 mm0.5%结构简单,动态特性好10-3_100 mm2.5__181; m/250 mm0__176;_360__176;旋转式 __177;0.5;模拟和数字混合测量系统，数字显示(直线式感应同步器的分析率可达1__181; m)第四章位移的测量型式测量范围精确度直线性特点计量光栅长光栅圆光栅磁栅长磁栅圆磁栅角度编码器接触式光电式10-3_1000 mm 0__176;_360__176; 10-3_10000 mm 0__176;_360__176;0__176;_360__176; 0__176;_360__176;3__181; m/1 mm __177;1; 5__181; m/1 mm __177;1; 10-6 r 10-8 r模拟和数字混合测量系统，数字显示(长光栅分辨率0.1_1 __181; m)测量时工作速度可达 12 m/min 分辨率好，可靠性高第四章位移的测量4.2 光栅式位移检测装置数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成传感器放大器细分电路整形电路细分电路脉冲当量变换电路计数器寄存器计算机显示执行机构辨向电路数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成第四章位移的测量光栅数字式传感器光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2）变面积型电感传感器
其结构示意图如图4.1b所示。灵敏度为一常数。 由于漏感等原因，变面积型电感传感器在A=0时，仍有 一定的电感，所以其线性区较小，而且灵敏度较低。
3）螺管型电感传感器
螺管型电感传感器的结构如图4.1c所示。线圈电感 量的大小与衔好的线性关系。螺管型电感传感器适 用于测量比较大的位移。
4.2.2涡流式传感器
涡流式传感器的变换原理是利用金属体在交变 磁场中的涡流效应。 当金属导体置于变化的磁场中或是在磁场中运 动时，金属表面将产生感应电流，这种电流在 金属导体内是自己闭合的，称为电涡流或涡流。
(1)涡流式传感器原理 涡流式传感器完整地看，是由一个传 感器线圈加上被测金属导体组成的。 一个传感器线圈置于金属导体附近， 当线圈中通有交变电流时，线圈周围 就产生一个交变磁场H1。 置于该磁场中的金属导体就产生涡流， 涡流敢将产生新个新磁场H2、 H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁 场，使通电线圈的有效阻抗发生变化。
4.1.1.2差动变压器式传感器
（1）差动变压器式传感器原理
差动变压器传感器是互感式传感器。 其工作原理是把被测量的变化转换 成线圈间的互感变化。传感器本身 相当于一具互感系数可变的变压器。 当一次线圈接入激励电源后，二次 线圈变将产生感应电动势。当互感 变化时，感应电动势也相应变化。 由于在使用时采用两个二次线圈反 向串联，以差动方式输出，故称为 差动变压器式传感器，通常简称差 动变压器。
线圈的阻抗变化与金属导体的电导率、磁导率、 厚度t以及线圈与金属导体的距离、线圈的几 何参数r 、线圈激磁电流的角频率等参数有关。 涡流式传感器工作时的总等效阻抗是以上各参 数的函数，即
Z f (、 、t、 、r、I 1、 )
金属导体置于变化着的磁场中，导体 内就会产生感应电流，这种电流像水 中旋涡那样在导体内转圈，所以称之 为电涡流或涡流。这种现象就称为涡 流效应。 形成涡流必须具备下列两个条件： 1.存在交变磁场； 2.导电体处于交变磁场中; 3.被检对象必须是磁导体。
差动变压器工作在理想情况（忽略涡流损耗、磁 滞损耗和分布电容等的影响），它的等效电路如 图4.6所示。 图中为一次线圈激励电压；M1、M2分别为一次线 圈与两个二次线圈间的互感；L1、R1分别为一次 线圈的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二 次线圈的电感；R21、R22分别为两个二次线圈的 有效电阻。
4.位移的测量
4．1概述
位移测量是线位移和角位移测量的统称。实际上就是 长度和角度的测量。位移是矢量。它表示物体上某一 点在两个不同瞬间的位置变化。因而对位长移的度量， 应使测量方向与位移方向重合，这样才能真实地测量 出位移量的大小。 位移测量在工程中应用很广。这不仅因为机械工程中 以常要求精确地测量零部件的位移、位置和尺寸，而 且许多机械量的测量往往可以先通过适当地转换变成 为位移的测试，然后再换算成相应的被物理量。例如， 在对力、扭矩、速度、加速度、温度、流量等参数的 测量中，常 常采用这种方法。
1) 变隙型电感传感器
灵敏度为 灵敏度S1与空气隙厚度的平方成反比，越小，灵敏度 越高。为了保证一定的线性度，变隙型电感传感器只 能在较小间隙范围内工作，因而只能用一直于微小位 移的测量，一般约为 0.001mm~1mm。
dL N 2 0 A L0 S1 d 2 2
式中，为空气隙厚度；A为空气气隙的有效截面积； 为真 空磁导率，与空气的磁导率
相近。因此电感线圈的电感量为 N 2 0 A L 2 此式表明，当被测量使、A或发和变化时，都 会引起电感L的变化，如果保持其中的两个参 数不变，而仅改变另一个参数，电感量即为该 参数的单一函数。由此，电感传感器可人灵变 隙型、变面积型和螺管型三种类型，如图4.1 所示。
如果输入交流电压为负半周，则A点电位为负， B点电位为正，二极管VD2、VD3导通，VD1、 VD4截止，在A—E—C—B支路中，C点电位由 于Z2减少而比平衡时的C点电位降低；而在 A—F—D—B支路中，D 点位由于Z1增大而比 平衡时的D点电位增高，所以仍然是D点电位 高于C点电位，直流电压表正向偏转。 同样可以得出结论：当衔铁下移时，电压表 总是反向偏转，输出为负。 由此可见，采用带相敏整流的交流电桥，输 出电压既能反映位移量的大小，又能反映位 移的方向，所以应用较为广泛。
4.2.1.1自感式传感器
（1）自感式传感器原理 由电工学磁路知识可知，线圈的自感量为
N2 L Rm
式中，N为线圈匝数；Rm为磁路总磁阻（H-1）。 由于自感式电感传感器中铁心和衔铁的磁阻比空气隙磁阻 小很多，因此铁心和衔铁的磁阻可忽略不计，磁路总磁阻 Rm近似空气隙磁阻，即
Rm 2 0 A
4．2．1电感式传感器 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互 感量的改变这一物理现象来实现测量的。 根据转换原理不同，电感式传感器可分为自感式和互 感式两大类。 人们习惯上讲的电感式传感器通常是指自感式传感器。 而互感式传感器由于它是利用变压器原理，又往往做 成差动式，故常称为差动变压器传感器。
位移测量包括长度、厚度 、高度、距离、物 位、镀层厚度、表面粗糙、角度等的测量。 能够测量位移的传感器很多，参见表1.5。除 表中所列的传感器外，近年来各种新型传感器， 如光导纤维传感器、电荷耦合器伯（CCD） 传感器等均发展十分迅速，给位移的测量提供 了不少新的方法。
4．2常用位移传感器及测量电路
差动变压器的输出特性曲线如图4.7a 所示。 图中U0为差动输出电压，表示衔铁偏离中心位置的 距离。 Ur为零点残余电压，这是由于差动变压器制作上 的不对称以及铁心位置等因素所造成的。
（2）差动变压器式传感器的测量电路
差动变压器的输出电压是交流分量，它与衔铁位移成正 比，其输出电压如用交流电压表来测量时存在下述问题： ①总有残余电压输出，因而零点附近的小位移测量困难。 ②无法判断衔铁移动的方向。为此，常采用相敏检波电 路和差动整流电路来处理。 相敏检波电路由变压器T1和T2以及接成环形的四个半导 体二极管组成。差动变压器输出电压经过交流放大器放 大后变为，从1、2端输入；参考电压由振荡器供给，通 过3、4端输入；检波后的信号从5、6端输出。与频率相 同，相位相同或相反，用它作为辩别极性的标准。一般 情况下，的幅值应为幅值的3~5倍。
假设衔铁上移，放大器的输出与同相。在正半周，如 图4.9a 所示，VD1、VD2导通，其内阻很小，变压器T1 二次线圈上半个绕组等于直接接在电表的5、6端，流 过电表的电流方向为从5到6；在负半周，VD3、VD4导 通，变压器T1二次线圈下半个绕组直接接在电表的5、 6端，流过电表的电流方向仍然为从5到6（图4.9b）。 衔铁下移时，变压器输出电压相位与上移时相差180°。 放大器的输出与反相。在正半周，如图4.9c所示，VD1、 VD2导通，流过电表的电流方向为从6到5；在负半周， VD3、VD4导通，流过电表的电流方向仍然为从6到5 （图4.9d）。 由以上分析可知，相敏检波电路输出电压的变化规律， 既反映了位移量的大小，又反映了位移的方向，其输 出特性曲线如图4.7b所示。各点电压的波形如图4.10 所示。
4）差动式电感传感器 以上三种电感传感器使用时，由于线圈中 通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电 磁吸力，会引起振动及附加误差，而且非 线性误差较大；另外，外界的干扰如电源 电压频率的变化，温度的变化都使输出产 生误差。所以，在实际工作中常采用两个 相同的传感器线圈共用一个衔铁，构成差 动式电感传感器，这样可以提高传感器的 灵敏度，减少测量误差。 差动式电感传感器的结构如图4.2所示。 两个完全相同的单纯圈电感传感器共同一 个活动衔铁就构成了差动式电感传感器。 在变隙型差动电感传感器中，当衔铁随被 测量移动而偏离中间位置时，两个线圈的 电感量一具增加，一个减小，形成差动形 式。在图 4.2a中，假设衔铁向上移动当 满足时，则总的电感变化量为
同样道理，当衔铁向二次线圈L22一边移动时，差动输出电 压 0也不为零，但由于移动方向改变，所以输出电压 0反 相。 因此，差动变压器输出电压 0 的大小和相位可以反应衔铁 位移量的大小和方向。输出电压的有效值为 2 U 0 2 M 2 U1
R1 (L1 )
上式表明，当激励电压的幅值U1和角频率、一次线圈的有 效电阻R1及电感L1为定值时，差动变压器输出电压的幅值 U0与互感的变化量成正比。 而且在衔铁上移或下移量相等时，输出电压幅值相同，但 相位相差180°。
(2)涡流式传感器的测量电路
涡流传感器的测量转换电路有电桥法和谐振法。 谐振法是利用谐振回路，将传感器线圈的等效电感 的变化转换为电压或电流的变化。 传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振回路，其谐 振频率为 1
f0 2 LC
L 类参数：一类是位移、 厚度、振动幅、压力和转速度参数；另一类是与被测对 象材料导电、导磁性能有关的参量，如电导率、磁导率、 温度、硬度、材质、裂纹和缺陷等。 涡流式传感器的工作对象必须是金属导体，且表面应光 滑，为充分利用涡流效应，对于平板型的被测物体，如 图 4.13a所示，要求D>1.8d；当被测物体为曲面型的圆 柱体时，如图4.13b所示，则要求D>3.5d倍，否则将导致 灵敏度降低。
L N 2 0 A L S 2 2 0 2 2
（2）电感传感器的测量电路
电感传感器可以通过交流电桥将线圈电感的变化转换成电压或电 流信号输出。但是，为了判别衔铁位移的方向，测量电路一般采 用带相敏整流的交流电桥，如图4.4所示。 图中，电桥的两个臂 Z1、Z2分别为差动式传感器中的电感线圈， 另两个臂为平衡阻抗Z3、Z4（Z3=Z4=Z0），VD1、VD2、VD3、VD4 四只二极管组成相敏整流器，激励交流电压加在A、B两点之间， 输出直流电压U0由C、D两点输出，测量仪表可以是零刻度居中的 直流电压表或数字电压表。 当衔铁处于中间位置时，传感器两上差动线圈的阻抗Z1=Z2=Z0， 电桥处于平衡状态，C点电位等于D点电位，电表指示为零。