燕山大学课程设计报告
?L????2?0 L0
(2?7)
则差动变隙式自感传感器的灵敏度为
K??L/L02???? (2?8)
eL???2非线性误差为
?0?100%
(2?9)
可见，差动变隙式自感传感器灵敏度提高了一倍，非线性误差减小了一个数量级。另外采用差动式传感器，还能抵消温度变化、电感波动、外界干扰、电磁吸力等因素对传感器的影响。 4、零点残余误差的影响
自感式传感器产生零位误差的原因有很多，包括（1）两个差动式电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称；（2）传感器具有铁损及铁心磁化曲线的非线性；（3）电源电压中含有高次谐波；（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁心间有分布电容。
零点残余电压的危害很大，它会降低零位附近的测量精度，削弱分辨力，严重时造成放大器保和。
减小零点残余电压的措施包括：减小激励电源中的谐波成分；减小电感传感器的激励电流使之工作在磁化曲线的线性段。另外，
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在差动电感电桥的电路中接入两只可调电位器，当电桥有其实不平衡电压时，可通过反复调节两只电位器，使电桥达到平衡条件，消除不平衡电压。
三、传感器的结构及参数
图3.1-1
图3.1-1为轴向式电感测微仪所用的传感器。侧头10用螺钉拧在测杆8上，测杆8可在钢球导轨7上做轴向移动。测杆上端固定着衔铁3.当测杆移动时，带动衔铁3在电感线圈4中移动，线圈4放在圆筒形磁心2中，两线圈差动使用，当衔铁过零点上移时，上线圈电感量增加，下线圈电感量减小。两线圈输出由引线1接至测量电路。在测量时，为了使测头始终接触被测件就需要一定的接触力，该力由弹簧5产生，防转销6限制测杆8的转动，密封套9用来防止灰尘进入传感器内部。
传感器测量参数分析根据所要求技术参数：灵敏度为1mv/mm，桥压为2V，结合差动式传感器电桥电路，可求得气隙
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的总长度为2mm。再结合以下公式：
?d2N4 (2)
?e?l?724?10?A?Neg?L??s l
(1) QmaxAc?l(4)3A?iAc?t2llc?c107fm?4?2(5)
3l?ilc?c2t2A?eAc
可求得变间隙型差动式自感位移传感器的参数：
铁心的相对磁导率（硅钢材料）铁心材料的电阻率（硅钢材料）线圈材料的电阻率（铜）
?s： 8000（查的）
?i： 40???cm（查的）
?c：1.75?10?6??cm（查的）
2铁心磁通截面积A: 6?6mm
225?6?6mm衔铁尺寸:
磁路总长度l: 102mm 带小气隙的铁心的相对磁导率
?e：50.667mm
气隙总长度g：2mm 气隙的厚度?0：0.5mm 线圈匝数N：400 铁心叠片厚度t：1mm 在铁心窗口中的导线总截面积线径d：0.8mm
l4?(6?0.8/2)?25.6mm
每匝平均长度c：
Ac：200.96mm
2空气磁导率
?0：4??10?7H?m?1
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测量范围??： ?2mm 灵敏度K： 1mv/mm 线性度： ?1%Fs 分辨率： 0.1?m 零点残余电压： 0.4mV 线圈电感量L：3.55H?m 线圈的最大品质因数电流频率
fmQmax?1：19.5
： 748KH
四、传感器的测量电路
如图4.1所示，传感器的测量电路由振荡电路、交流电桥、放大器、相敏检波器、低通滤波器和移相器组成。通过此转换电路，可以将电感自感的变化转化为电压幅值的变化。
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1、交流电桥
图4.1-1所示为传感器交流电桥，初始时，衔铁处于中间位置，
?1??2??0，L1?L2?L0，即
Z1?Z4?Z2?Z3，
而Z3?Z4?R0是固定臂，于是电桥平衡，输
??0U出电压0。
当先铁偏离中心位置??时，两线圈电感量一增一减
图4.1-1
Z1?j?(L0?dL1) Z2?j?(L0?dL2)
此时电桥失衡，有电压输出，输出为
??U0
?Z1?Z2??Z1Z4?Z2Z3?Uj??L?Ui?i?Z3?Z4?2R0?j?L0
由上式可求得
dL1?dL2?2L0???0，当线圈的品质因数很高，?L0??R0时
????U?U0i2?0
可见，输出信号的幅值与衔铁的位移幅度成正比，其相位取决于位移的方向，若衔铁上移，输出信号与激励电源同相位；若衔铁
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