传感器与自动检测技术演示教程第04章 电感式传感器

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第 4 章 电感式传感器
4.1 变磁阻式传感器
4.2 差动变压器式传感器
4.3 电涡流式传感器
•电感式传感器的工作基础：电磁感应
•即利用线圈电感或互感的改变来实现非
电量测量
被测物理量
（非电量：位移、
振动、压力、
流量、比重）
线圈自感系数L/
互感系数M 电感/互感 电压或电流
（电信号）
电磁感应
•分为变磁阻式、变压器式、涡流式等
•特点：
–工作可靠、寿命长
–灵敏度高，分辨力高
–精度高、线性好
–性能稳定、重复性好
4.1 变磁阻式传感器
4.1.1 工作原理
变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料制成。
　　在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度 δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，
从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量
的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
图4 – 1 变磁阻式传感器
S
1
l
1
L
1
W
2
3
l
2
¡À
1¡ªÏßȦ£»
2¡ªÌúо(¶¨Ìúо)£»
3¡ªÏÎÌú(¶¯Ìúо)
S
2
线圈中电感量可由下式确定：
W
LI I
 
  （4-1 ）
根据磁路欧姆定律：
m
R
IW
（4-2 ）
式中 , Rm为磁路总磁阻。
气隙很小，可以认为气隙中的磁场是均匀的。 若忽略磁
路磁损， 则磁路总磁阻为
0022
2
11
12
SS
l
S
l
Rm
（4-3 ）
通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻， 即


22
2
00
11
1
00
2
2
S
l
S
S
l
S
（4-4 ）
则式（ 4-3 ）可写为
00
2
S
R
m
（4-5 ）
联立式（ 4-1 ）、 式（ 4-2 ）及式（ 4-5 ）， 可得
2
00
22 SW
R
W
L
m
（4-6 ）
上式表明：当线圈匝数为常数时，电感 L仅
仅是磁路中磁阻 Rm的函数，改变 δ或S0均可导致电
感变化，因此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度 δ
的传感器和变气隙面积 S0的传感器。
　　目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。
4.1.2 输出特性
L与δ之间是非线性关系， 特性曲线如图 4-2 所示。
2
00
22 SW
R
W
L
m
L
＋
－
o
L
0
L
0
＋L
L
0
－L
图4-2 变隙式电压传感器的 L-δ 特性
分析：
当衔铁处于初始位置时，初始电感量为
0
2
00
02
WS
L（4-7 ）
当衔铁上移 Δδ时，传感器气隙减小 Δδ，即 δ=δ0－Δ
δ， 则此时输出电感为
0
0
0
00
2
0
1
)(2
LSW
LLL
（4-8 ）
摘要：

第4章电感式传感器4.1变磁阻式传感器4.2差动变压器式传感器4.3电涡流式传感器•电感式传感器的工作基础：电磁感应•即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量被测物理量（非电量：位移、振动、压力、流量、比重）线圈自感系数L/互感系数M电感/互感电压或电流（电信号）电磁感应•分为变磁阻式、变压器式、涡流式等•特点：–工作可靠、寿命长–灵敏度高，分辨力高–精度高、线性好–性能稳定、重复性好4.1变磁阻式传感器4.1.1工作原理变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。　　在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路...

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