【摘要】：電感式傳感器是對微小非電量的變化量進行精確測量的裝置。為了減少測量結(jié)果偏移目標值的發(fā)生概率,通過篩選重要變量,解析變量之間的交互作用,采用假設(shè)檢驗和殘差診斷評價數(shù)學模型分析影響因子在測量中的狀態(tài)變化,提出建立數(shù)學模型分析測量裝置的顯著影響因子的方法。研究表明,"調(diào)零"、"補償"、"位移"和"音頻頻率"在模型中的P0.05,是電感式傳感器工作的顯著影響因子,在電感式傳感器通過"調(diào)零"和"補償"使得輸出零點殘余電壓接近于零時,電感式傳感器的測量性能最佳的工作條件:位移變化范圍1~6 mm,音頻頻率變化范圍3~8.5 k Hz。
【圖文】：

利潤損失［12］，為此建立數(shù)學模型進行性能研究對整個測量系統(tǒng)的運行特性分析至關(guān)重要。本文建立了電感式傳感器工作的數(shù)學模型，篩選重要變量，分析各種影響因子在測量中的狀態(tài)變化，找出電感式傳感器工作的最佳條件，降低測量結(jié)果偏移目標值的發(fā)生概率。1建立電感式傳感器數(shù)學模型1．1電感式傳感器測量系統(tǒng)電感式傳感器是建立在電磁場理論基礎(chǔ)上，利用被測量磁路、磁阻變化引起傳感器線圈自感或者互感系數(shù)的變化，從而導致線圈電感量變化來實現(xiàn)非電量的電測量［1］。電感式傳感器原理及輸出特性如圖1所示。當交流電流過初級線圈時，線圈產(chǎn)生交變磁場，該磁場通過銜鐵鐵芯并指向鐵芯的另一端，成為差動變壓器激勵端;當磁性物體接近激勵端，就會造成電感耦合，在次級回路產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生互感系數(shù)M12［1］。差動變壓器是建立在互感基礎(chǔ)上的開磁路工作，互感型電感傳感器是利用互感M12的變化來反映被測量的變化。這種傳感器實質(zhì)上是一個輸出電壓可變的變壓器。(a)原理圖(b)輸出特性圖圖1差動變壓器線圈包括一個初級線圈和2個反接的次級線圈，當初級線圈輸入交流激勵信號時，次級線圈將產(chǎn)生2個感應電動勢e21和e22。由于2個次級線圈極性反接，因此，傳感器的輸出電壓為兩感應電動勢之差，，如下所示［2］:e2=e22－e21=－jωM1I1－－jωM2(I)1=－jωM1(－M)2I1(1)其中，2個次線圈等效參數(shù)完全對稱，則銜鐵處于中間位置時，M1=M2，輸出電壓U·0=0;當銜鐵偏離中間位置時，M1≠M2，變壓器處于差動工作狀態(tài)，M1和M2分別增加或者減少，互感ΔM在一定范圍內(nèi)與銜鐵軸向的位移成正比，則在開磁路狀態(tài)下，其輸出

［13］，理想狀況的測量電路輸出為零。電感式傳感器輸出的電壓是交流量，交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓，零點殘余電壓是由于2個次級線圈的結(jié)構(gòu)不對稱，以及初級線圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成的。所以實際中的差動變壓器即使活動銜鐵位于中間位置時，輸出也不為零，而只能達到最小電壓，這個最小電壓就是零點殘余電壓。零點輸出電壓的存在使得傳感器輸出特性在零位附近不靈敏、分辨率變差、引起非線性誤差。因而零點輸出電壓的大小是評定器件性能優(yōu)劣的重要指標［2］。圖2電感式傳感器工作原理圖在傳感器實驗中，電感式傳感器被連接成為電橋電路，經(jīng)過電橋平衡補償零點殘余電壓，然后把差動放大器增益調(diào)到最大，對放大器調(diào)零，再次調(diào)節(jié)電橋電33
【作者單位】： 浙江大學電氣工程學院;
【分類號】：TP212

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本文編號：2531126