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電感式角E+E位移傳感器的研制與結(jié)構(gòu)分析
位移測(cè)量具有廣泛應(yīng)用,電感式傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、輸出功率大、線性好、抗干擾和穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)獲得了大量的應(yīng)用。針對(duì)目前電感式E+E位移傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀,在對(duì)電感式直線E+E位移傳感器深入分析的基礎(chǔ)上,提出了一種新型結(jié)構(gòu)的電感式角E+E位移傳感器。

電感式角E+E位移傳感器的研制與結(jié)構(gòu)分析
研發(fā)了一種基于光纖Bragg光柵(fiber Bragg grating,FBG)技術(shù)的非接觸磁耦合E+E位移傳感器.兩塊扁圓柱型硬磁鐵通過(guò)軟鐵連接起來(lái),形成一U型傳感探頭.該U型探頭與被測(cè)物形成一閉合磁路,實(shí)現(xiàn)間隙與磁耦合力的轉(zhuǎn)換,再通過(guò)一平面薄板結(jié)構(gòu)將磁耦合力轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫wFBG的軸向應(yīng)變.通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地分析研究了上述兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié).研究表明:該非接觸E+E位移傳感器為一非線性傳感器,非線性主要是由于磁耦合力與間隙的平方成反比這一傳感器固有特性以及漏磁,特別是漏磁隨間隙增加而變大造成的.該非線性傳感器的數(shù)據(jù)處理結(jié)果為:隨機(jī)不確定度為0.23%;回程誤差為0.376%;傳感器綜合誤差為±0.606%.首先對(duì)電感式直線E+E位移傳感器的各種形式進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)螺管型傳感器的結(jié)構(gòu)、特性進(jìn)行了重點(diǎn)討論,并用有限元軟件對(duì)論文設(shè)計(jì)的電感式直線E+E位移傳感器進(jìn)行了磁場(chǎng)分析,獲得了傳感器線圈螺管內(nèi)的磁通量線圖及螺管軸線上的磁場(chǎng)分布曲線。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新結(jié)構(gòu)的電感式角E+E位移傳感器,利用磁芯的特殊形狀,使線圈的電感變化與磁芯旋轉(zhuǎn)角度成比例。針對(duì)角E+E位移傳感器的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn),采用有限元軟件ANSYS對(duì)其磁場(chǎng)進(jìn)行了分析,得到磁芯不同轉(zhuǎn)角時(shí)線圈螺管內(nèi)的磁通圖、磁場(chǎng)分布曲線及傳感器輸出特性曲線,同時(shí)分析了傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響。結(jié)果表明在一定范圍內(nèi),傳感器的輸出與磁芯轉(zhuǎn)角成正比,螺管內(nèi)的空氣隙越小傳感器的靈敏度越高。 還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電感式傳感器的測(cè)量電路。

電感式角E+E位移傳感器的研制與結(jié)構(gòu)分析
自感式傳感器的測(cè)量電路主要有正弦波發(fā)生及放大、交流電橋、減法電路、相敏檢波和低通濾波部分,互感式傳感器的測(cè)量電路有正弦波發(fā)生及放大、減法電路、差動(dòng)整流和低通濾波部分。zui后給出了螺管型角E+E位移傳感器三個(gè)樣品的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到了傳感器的特性指標(biāo)。傳感器的線性范圍超過(guò)±50o時(shí),線性度小于±0.41%,線性范圍超過(guò)±60o時(shí),線性度小于±1.9%。