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電感式角E+E位移傳感器的研制與結構分析
位移測量具有廣泛應用,電感式傳感器以其結構簡單可靠、輸出功率大、線性好、抗干擾和穩定性好、價格低廉等特點獲得了大量的應用。針對目前電感式E+E位移傳感器的應用現狀,在對電感式直線E+E位移傳感器深入分析的基礎上,提出了一種新型結構的電感式角E+E位移傳感器。

電感式角E+E位移傳感器的研制與結構分析
研發了一種基于光纖Bragg光柵(fiber Bragg grating,FBG)技術的非接觸磁耦合E+E位移傳感器.兩塊扁圓柱型硬磁鐵通過軟鐵連接起來,形成一U型傳感探頭.該U型探頭與被測物形成一閉合磁路,實現間隙與磁耦合力的轉換,再通過一平面薄板結構將磁耦合力轉變為光纖FBG的軸向應變.通過理論和實驗詳細地分析研究了上述兩個關鍵技術環節.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據處理結果為:隨機不確定度為0.23%;回程誤差為0.376%;傳感器綜合誤差為±0.606%.首先對電感式直線E+E位移傳感器的各種形式進行了對比,對螺管型傳感器的結構、特性進行了重點討論,并用有限元軟件對論文設計的電感式直線E+E位移傳感器進行了磁場分析,獲得了傳感器線圈螺管內的磁通量線圖及螺管軸線上的磁場分布曲線。在此基礎上,設計了一種新結構的電感式角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角度成比例。針對角E+E位移傳感器的結構及工作特點,采用有限元軟件ANSYS對其磁場進行了分析,得到磁芯不同轉角時線圈螺管內的磁通圖、磁場分布曲線及傳感器輸出特性曲線,同時分析了傳感器結構參數對性能的影響。結果表明在一定范圍內,傳感器的輸出與磁芯轉角成正比,螺管內的空氣隙越小傳感器的靈敏度越高。 還設計了相應的電感式傳感器的測量電路。

電感式角E+E位移傳感器的研制與結構分析
自感式傳感器的測量電路主要有正弦波發生及放大、交流電橋、減法電路、相敏檢波和低通濾波部分,互感式傳感器的測量電路有正弦波發生及放大、減法電路、差動整流和低通濾波部分。zui后給出了螺管型角E+E位移傳感器三個樣品的標定實驗數據,得到了傳感器的特性指標。傳感器的線性范圍超過±50o時,線性度小于±0.41%,線性范圍超過±60o時,線性度小于±1.9%。