《电感式传感器》PPT课件.ppt

第3章电感式传感器 电感式传感器的工作基础 电磁感应定律 M Faraday1831 当一个线圈中电流i变化时 该电流产生的磁通 也随之变化 因而在线圈本身产生感应电势e 电感式传感器的工作原理 利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量 3 1自感式传感器3 2互感式传感器3 3电涡流式传感器3 4压磁式传感器3 5感应同步器 电感式传感器具有工作可靠 寿命长 灵敏度高 分辨率高 精度高 线性好的优点 其主要缺点是存在零点残余电压 灵敏度 线性度和测量范围相互制约 传感器自身频率响应低 不适用于快速动态测量 广泛应用于测量位移 振动 压力 应变 流量 密度等物理量 3 1自感式传感器 先看一个实验 将一只220V交流接触器线圈与交流毫安表串联后 接到机床用控制变压器的36V交流电压源上 如下页图所示 开始毫安表的示值约为几十毫安 用手慢慢将接触器的活动铁心 称为衔铁 往下按 我们会发现毫安表的读数逐渐减小 当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时 毫安表的读数只剩下十几毫安 自感式传感器的工作原理演示 F 36V 交流毫安表 交流电压源 交流接触器线圈 气隙变小 电感变大 电流变小 F 自感式传感器的工作原理演示 3 1 1闭磁路自感式传感器 磁通量大部分在导磁体中流动 少部分在空气隙中流动 如图所示为闭磁路自感式传感器的示意图 根据电感定义 线圈中电感量可由下式确定 由磁路欧姆定律 则有 图3 1闭磁路自感式传感器 其中IW为磁动势 此为产生磁通的激励 Rm为磁阻 即对磁路具有阻碍作用的物理量 1 工作原理 因为气隙很小 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 与电阻公式比较 式中 l1 铁心导磁体的长度 l2 衔铁导磁体的长度 1 铁心的磁导率 2 衔铁的磁导率 S1 铁芯材料的截面积 S2 衔铁材料的截面积 l0 空气隙的长度 0 空气的磁导率 S0 空气隙的截面积 通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 则 于是 因此 为了使励磁电流产生尽可能大的磁通 在电磁设备中要放置一定形状的铁心 绝大部分磁通将通过铁心形成闭合路径 磁路 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 只要改变l0或S0均可导致电感变化 因此自感式传感器又可分为变气隙型 变l0 和变面积型 变S0 使用最广泛是变气隙型电感传感器 1 变气隙型自感式传感器 图3 1所示为变气隙型的结构示意图 设初始气隙长度为l0 初始电感量为L0 衔铁位移引起的气隙变化量为 l0 则由电感量表达式可知L与l0为非线性关系 特性曲线如右图所示 附图变气隙型自感式传感器L与l0关系 设 l为气隙变化 减少 量 为 L电感值变化量 则 1 灵敏度 当 l l0 1 将上式按泰勒级数展开 可得变气隙型自感式传感器的灵敏度为 通常灵敏度可近似地表示为 2 非线性误差 若用上式近似求取灵敏度 由于忽略了原式中的高次非线性项产生了非线性误差 其大小为 由以上两式可知 若要提高灵敏度 气隙初始距离l0应尽量小 但l0减小使被测量的范围变小 同时灵敏度的非线性误差也将增加 如采用增大气隙有效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度 则必将增大传感器的几何尺寸和重量 变气隙型电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾 所以变气隙型电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的 为了减小非线性误差 实际测量中广泛采用差动变气隙式电感传感器 采用两个电气参数和几何尺寸完全相同的传感线圈共用一个衔铁来构成 附图差动变气隙型电感传感器 变气隙式电感传感器位移行程很小 一般 0 1 0 2 差动式 2mm 0 2 0 4mm 较大行程位移测量 常用的螺管式电感传感器 如果采用差动变隙型电感传感器 则灵敏度提高一倍 线性度提高一个数量级 3 变截面型自感式传感器 变截面型传感器具有良好的线性度 自由行程大 示值范围宽 但灵敏度较低 通常用来测量比较大的位移量 变截面型自感式传感器其转换关系是线性的 即 同时 其灵敏度为常数 4 闭磁路差动式自感传感器 如果采用差动变隙型电感传感器 则灵敏度提高一倍 线性度提高一个数量级 如果采用差动截面型电感传感器 则灵敏度提高一倍 3 1 2开磁路式自感传感器 1 螺管式自感传感器 螺管式自感传感器利用载流螺线管原理制成 所不同的是在载流螺线管内有与外作用固连在一起的圆柱形运动铁心 图3 4为螺管型单极式自感传感器的结构原理图 主要元件为一只螺管线圈和一根圆柱形的运动铁心 传感器工作时 运动铁心在线圈中伸入长度的变化 将使线圈磁路中的磁阻变化 从而引起螺管线圈电感值发生变化 当用恒流源激励时 则线圈的输出电压与铁心的位移量有关 载流螺线管在轴线上任一点P P点位移为x 处产生的磁场 根据图3 5和毕奥 沙伐尔 拉普拉斯定律 简称毕 沙 拉定律 可得 式中 l 螺管长 W 线圈总匝数 I 线圈电流强度 P点至两端点连线与轴线的夹角 r 螺管内径 载流螺线管原理 假设 则可认为B值沿径向均匀分布 且沿轴向B随x变化 这样 当P点位于轴线上不同位置时 其B值也不同 为计算方便 取其平均值 即 当线圈空心时 其电感值为 当 上式可近似为 当半径为rc 磁导率为 m的铁心插入螺管线圈时 插入部分的磁阻下降 磁感应强度B值增大 从而使电感值增加 根据以上求法可以求得当运动铁心插入线圈内长度为lc时 电感值为 此时 螺管内电感总量为 当 上式可近似为 当传感器的结构和材料确定以后 式中只有lc为变量 即L f lc 所以当铁心随外作用产生不同lc时 由上式就有相应的电感值L 因此 线圈空心时 其电感值为 由此可见 螺管式自感传感器其磁路是开放的 气隙磁路占很长的部分 有限长螺线管内部磁场沿轴线非均匀分布 中间强 两端弱 螺管式自感传感器结构简单 装配容易 自由行程大 示值范围宽 目前 该类传感器随放大器性能提高而得以广泛应用 由螺管型单极式自感传感器的工作原理可知 由于线圈电流的存在 运动铁心受到单向电磁力的作用 而且线圈电感量易受电源电压和频率及温度变化等因素的影响 测量精度较低 因此 为了改善灵敏度及线性度 提高测量精度 常采用差动技术以改善其性能 由两个单一结构的对称组合就构成了螺管型差动式自感传感器 2 螺线管差动式自感传感器 由于组合的两个螺线管是对称的 设初始时铁心位于中央位置 因此铁心两边的初始电感是相等的 为 当铁心由中间位置向右移动 lc后 将使右边电感增加而左边电感减少 即它们的电感值分别为 可以推导 每边的灵敏度 因此 要使初始电感L10和L20增大 必使lc和rc增大 但从灵敏度来看 lc的增大又使灵敏度降低 两者是矛盾的 综合考虑通常取lc l 2 比较 气隙型自感传感器灵敏度高 它的主要缺点是非线性严重 为了限制线性误差 示值范围只能较小 它的自由行程小 因为衔铁在运动方向上受铁心限制 制造装配困难 截面型自感传感器灵敏度较低 截面型的优点是具有较好的线性 因而测量范围可取大些 螺管型自感传感器的灵敏度比截面型的更低 但示值范围大 线性也较好 得到广泛应用 3 1 3转换电路 自感式传感器实现了把被测物理量的变化转变为电感量的变化 为了测出电感量的变化 同时也为了送入下级电路进行放大和处理 就要用转换电路将电感变化转换成电压 或电流 的变化 把传感器电感接入不同的转换电路后 原则上可将电感量变化转换成电压 或电流 的幅值 频率 相位的变化 分别称为调幅 调频 调相电路 在自感式传感器转换电路中 调幅电路用得较多 图3 6交流电桥的一般形式及等效电路 1 调幅电路 调幅电路的一种主要形式是交流电桥 图3 6 a 所示为交流电桥的一般形式 桥臂Zi可以是电阻 电抗或阻抗元件 当负载端空载时 输出电压为开路电压 表示为 当负载端接有负载ZL时 图3 6 a 所示的电路可等效成图3 6 b 所示的戴维南等效电路 此时桥路的负载输出电压为 图3 7交流电桥的两种实用形式 在实际应用中 交流电桥常和差动式自感传感器配用 传感器的两个电感线圈作为电桥的两个工作臂 电桥的平衡臂可以是纯电阻 或者是变压器的两个二次侧线圈 在图3 7 a 中 R1 R2为平衡电阻 Z1 Z2为工作臂 即差动式自感传感器衔铁在中间位置时单个线圈的阻抗 Z1 r1 j L1 Z2 r2 j L2其中r1 r2为衔铁在中间位置时单个线圈的串联损耗电阻 L1 L2为衔铁在中间位置时单个线圈的起始电感量 为电源角频率 图3 7交流电桥的两种实用形式 通常 取R1 R2 R0 当电桥处于初始平衡状态时 Z1 Z2 Z0 r j L 输出 工作时传感器的衔铁由初始平衡零点产生位移 若Z1 Z0 Z Z2 Z0 Z 代入式 3 19 得 传感器线圈的阻抗变化主要由线圈感抗变化 L引起 即 传感器衔铁移动方向相反时 空载输出电压为 对于高品质因数Q Q L r 的差动式自感传感器 忽略其损耗电阻 则空载输出电压 附图a 非相敏检波1 理想特性曲线2 实际特性曲线 因此 衔铁上下移动相同距离时 输出电压的大小相等 但方向相反 由于是交流电压 输出指示则只能判别位移的大小 无法判断位移方向 必须配合相敏检波电路来解决 输出电压送到指示仪前 经过一个能判别相位的检波电路 则不但可以反映位移的大小 还可以反映位移的方向 相位 相敏检波电路 附图相敏检波1 理想特性曲线2 实际特性曲线 附图带相敏检波的测量电路 输入交流电压为正半周 A点电位为正 B点电位为负V1 V4导通 V2 V3截止 A E C B中 C点电位由于Z1 C点电位 A F D B中 D点电位由于Z2 D点电位 D点电位高于C点电位 直流电压表正向偏转 2 输入交流电压为负半周 A点电位为负 B点电位为正V2 V3导通 V1 V4截止A F C B中 C点电位由于Z2 C点电位 A E D B中 D点电位由于Z1 D点电位 仍然是D点电位高于C点电位 电压表正向偏转 同样可以得出结果 当衔铁下移时 电压表总是反向偏转 输出为负 当衔铁上移 上部线圈阻抗增大 Z1 Z Z 则下部线圈阻抗减少 Z2 Z Z 图3 8调频电路 2 调频电路 调频电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压频率f发生变化 一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路中 当L变化时 振荡频率随之变化 根据f的大小即可测出被测量值 图3 9调相电路 3 调相电路 调频电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压相位 的变化 一般是把传感器电感L和一个固定电阻R接入一个变压器电桥 设计时使电感线圈具有高品质因数 忽略其损耗电阻 则电感线圈与固定电阻上压降与互相垂直 当L变化时 输出电压的幅值不变 相位角 随之变化 根据 的大小即可测出被测量值 3 1 4零点残余电压 所谓零点残余电压 就是当输入为零时 输出不为零 有残余电压输出 它表现为电桥预平衡时 无法实现平衡 总存在着某个输出值 U0 由于 U0的存在 造成测量系统存在不灵敏区 l0 这一方面降低了测量精度 削弱了分辨能力 易使放大器饱和 同时也影响U0与l之间转换的线性度 图3 10U0 l特性 造成零点残余电压的主要原因是 1 差动式自感传感器的两个传感器不完全对称 如几何尺寸不对称 电气参数不对称及磁路参数不对称 2 线圈具有寄生电容 线圈与外壳 铁心间存在分布电容 3 供电电源中有高次谐波 而电桥只能对基波较好地预平衡 4 供电电源很好 但由于传感器具有铁损即磁芯磁化曲线本身存在非线性 5 工频干扰 减小零点残余电压的方法要有针对性 如对1 在设计及加工时要求高 则必然增加成本 2 及5 可加屏蔽保护 3 对供电电源有一定质量要求 最好不用工频 4 除选择磁路材料要正确之外 不要为片面追求灵敏度而过高地提高供电电压 此外 还可以在线路上采取措施 3 1 5自感式传感器的应用 自感式传感器是被广泛采用的一种电磁机械式传感器 它除可直接用于测量直线位移 角位移的静态和动态量外 还可以它为基础 用于测量力 压力 转矩等 图3 11为测气体压力的自感式传感器 它是用改变气隙长度的自感式传感器为基础组成的传感器 其中感受气体压力的元件为膜盒 传感器测量压力的范围将由膜盒的刚度来决定 图3 11测气体压力的电感传感器 图3 12是用于测量压力差的差动式电感传感器 其中1 6为外壳 2 7为两个差动式自感传感器的铁心 3 8为绕组线圈 5为活动衔铁 4 9为两导气孔道 工作原理 当P0 P1时 活动衔铁两边压力相等 衔铁处于对称位置 零位 此时两边电感的起始间隙相等 因此两个线圈的阻抗相等 即Z1 Z2 Z0 当P0 P1时 活动衔铁产生位移 两边电感的间隙不相等 两个线圈的阻抗也不相等 Z1 Z2 通过交流电桥输出电压的大小就反映了被测压力差的大小 图3 12压差传感器 附图BYM型压力传感器 自感式液位传感器 浮子的位移变成电量 液位升高 液体对浮子的浮力F 破坏平衡状态 浮子上升 铁心上移 电感变化 输出信号改变 3 2互感式传感器 互感式传感器也分为闭磁路和开磁路两种 且大多采用差动形式 其中闭磁路有变隙式和变面积式互感传感器 开磁路有螺线管式互感传感器 其工作原理基本相同 应用最多的是螺线管式互感传感器 它可以测量1 100mm范围内的机械位移 互感式传感器 把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器 该传感器工作原理很象变压器的工作原理 次级绕组采用差动形式连接 故又称变压器式传感器 结构形式 3 2 1螺线管式互感传感器 当一次线圈接入激励电源之后 二次线圈就将产生感应电动势 当两者间的互感量M变化时 感应电动势也相应变化 图3 13螺管型互感式传感器结构图 两个次级绕组反向串联 在忽略铁损 导磁体磁阻和绕组分布电容的理想条件下 螺管型互感式传感器等效电路如右图所示 衔铁处于中间位置 衔铁上移 衔铁下移 根据互感知识 输出电压 即随着衔铁位移x的变化 互感式传感器的输出电压也将发生变化 2 基本特性 根据电磁感应定律 次级绕组中感应电动势的表达式分别为 当次级开路时 在两个次级绕组反向串联和次级开路的条件下 输出电压的有效值 在线性范围内 输出电动势随衔铁正 负位移而线性增大 输出含有零点残余电压 根据输出的大小判断位移的大小 但不能辨别位移的方向 需要进行相敏检波 图3 15螺线管式互感传感器的输出特性a 理想特性b 零点残余电压c 相敏检波后特性 零点残余电压 互感传感器在零位移时的输出电压称为零点残余电压 产生原因 1 两个二次测量线圈的等效参数 电感 电阻 不对称 使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同 调整磁芯位置时 不能达到幅值和相位同时相同 2 铁芯的B H特性的非线性 产生高次谐波不同 不能互相抵消 1CPC A型差压计 差压转变为位移 7555与外阻容元件组成组成振荡电路 输出方波作为差动变压器一次绕组的激励电源 幅值10V VD1 VD2组成电压输出型检波电路 RP1为零点调整 RP2为满度调整 3 2 2互感式传感器的应用 附图电感测微仪及其电路框图a 轴向式测头b 测量电路框图1 引线2 线圈3 衔铁4 测力弹簧5 导杆6 密封罩7 测头 2 电感测微仪 电感式传感器接成桥式电路 并用振荡电路供电 电桥输出的不平衡电压将与衔铁位移成正比 电桥输出的信号比较小 需经交流放大器放大到一定程度才能推动相敏检波器工作 右图为微压力变送器的结构示意图 由膜盒将压力变换成位移 再由差动变压器转换成输出电压 内装电路 可输出标准信号 故称变送器 3 电感式微压力变送器 附图微压力变送器结构及测量电路 差动变压器弹性敏感元件 膜片 膜盒和弹簧管 压力传感器被测压力为零 膜盒在初始位置状态 固接在膜盒中心的衔铁位于差动变压器线圈的中间位置 输出电压为零 被测压力由接头1传入膜盒2 自由端产生一正比于被测压力的位移 带动衔铁6在差动变压器线圈5中移动 差动变压器输出电压 经相敏检波 滤波后 其输出电压反映被测压力的数值 输出电压比较大 线路中不需用放大器 测量时 将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定 而将衔铁的A端与被测振动体相连 当被测体带动衔铁以x t 振动时 导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化 用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振动频率的10倍以上 这样可以得到精确的测量结果 4 互感式加速度传感器 悬臂梁 互感式传感器 根据法拉第电磁感应原理 成块的金属置于变化的磁场中 或者在磁场中作切割磁力线运动时 金属导体内就要产生呈涡旋状的感应电流 感应电流的流线在金属导体内是闭合的 所以称为电涡流 这种现象称为电涡流效应 根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器 金属导体中电涡流渗透的深度与传感器线圈的激励电流频率有关 因此 按照电涡流在导体内的贯穿情况 可分为高频反射式和低频透射式两类电涡流传感器 其中高频反射式应用较为广泛 但两者基本工作原理仍是相似的 3 3电涡流式传感器 电涡流传感器结构很简单 由传感器线圈和被测金属导体两部分组 传感器线圈由一个固定在框架上的扁平线圈组成 线圈可以粘贴在框架的端部 也可以绕在框架端部的槽内 高频电流线圈靠近被测金属 线圈上的高频电流所产生的高频电磁场在金属表面上产生电涡流 线圈通入交变电流I1 在线圈的周围产生交变的磁场H1位于该磁场中的金属导体上产生感应电动势并形成涡流I2涡流I2也产生相应的磁场H2 H2与H1方向相反H2的作用引起线圈等效阻抗 等效电感和品质因素等发生相应的变化 图3 17电涡流传感器原理图 3 3 1工作原理 其中 传感器线圈受电涡流效应时等效阻抗Z的函数关系式为Z F r f x 线圈等效阻抗的变化反映了金属导体的涡流效应 如果保持上式中其它参数不变 只改变其中一个参数 传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数 通过与传感器配用的转换电路测出阻抗Z的变化量 即可实现对该参数的测量 从而构成测量该参数的传感器 常用的电涡流测距传感器 即是在 r I f恒定不变时 阻抗仅是距离x的单值函数 为了分析方便 将电涡流式传感器模型简化为如图3 18所示 其中1为传感器线圈 2为短路线圈 3为被测金属导体 模型中把在被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路线圈中的电流 即假设电涡流仅分布在短路线圈之内 这样传感器线圈与被测金属导体便可等效为相互耦合的两个线圈 3 3 2简化模型及等效电路 h 2 x 1 ras 3 ri ra r 图3 18电涡流式传感器简化模型 根据简化模型 传感器线圈与短路线圈之间的关系可用如图3 19所示的电路来表示 R1 L1为传感器线圈的电阻和电感 短路线圈电阻为R2 电感为L2 由于传感器线圈与金属导体之间存在磁性联系 故它们间存在互感M 互感随线圈与金属导体间距离的减小而增大 1 传感器线圈 2 电涡流短路环图3 19电涡流式传感器等效电路 根据等效电路可列出电路方程组 解方程组 可得线圈复阻抗 线圈的等效电感 等效电阻R 涡流损耗 磁滞损耗都将使阻抗的实数部分增加 因此 电涡流传感器的工作原理 实际上是由于受到交变磁场作用的导体产生的电涡流起到调整线圈原来阻抗作用的结果 为同时研究阻抗实 虚两部分 常用品质因数Q来表示 由电涡流式传感器的工作原理可知 被测量变化可以转换成传感器线圈的参数如品质因数Q 等效阻抗Z和等效电感L的变化 转换电路的任务是把这些参数转换为电压或电流输出 相应地有三种转换电路 Q值转换电路 阻抗转换电路 电感转换电路 总的来说 Q值转换电路使用较少 这里不作讨论 阻抗转换电路一般用交流电桥法 它属于调幅电路 关于调幅电路参见自感式传感器转换电路部分 电感转换电路一般用谐振电路 3 3 3转换电路 并联谐振电路的阻抗 附图并联谐振电路 Z C L 将传感器线圈的电感与固定电容组成并联谐振电路 在没有金属导体的情况下 并联谐振电路的谐振频率等于激励振荡器的振荡频率 当电感L发生变化时 回路的等效阻抗和频率都将随L的变化而变化 可以利用测量回路阻抗的方法或测量回路谐振频率的方法间接测出传感器的被测值 因此 根据输出是电压幅值还是电压频率 谐振电路分为调幅和调频两种 并联谐振电路的谐振频率 1 谐振调幅电路该电路的由频率稳定的振荡器 如石英振荡器 提供稳压稳频的高频激励电压 如图3 23所示 并联谐振电路的输出电压 在没有金属导体的情况下 LC谐振回路的谐振频率等于激励振荡器的振荡频率 如1MHz 这时LC回路阻抗最大 输出电压的幅值u0也是最大 当被测金属导体接近传感器线圈时 线圈的等效电感发生变化 LC回路的谐振频率和等效阻抗也跟着发生变化 致使回路失谐而偏离激励频率 谐振峰将向左或向右移动 输出电压的幅值也会发生变化 如图3 24所示 附图谐振调幅电路的谐振曲线 2 谐振调频电路传感器线圈接在振荡器中作为电感使用 L与C构成谐振回路 R1是偏置电阻 C1完成正反馈 当传感器线圈与金属导体距离改变时 电感发生变化 从而改变了振荡器的频率 该频率信号由电阻R2上输出 可以用频率计直接读出 图3 22调频法电路原理图 电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到 1 干净 高效的电磁炉 电磁炉内部的励磁线圈 电磁炉的工作原理 高频电流通过励磁线圈 产生交变磁场 在铁质锅底会产生无数的电涡流 使锅底自行发热 烧开锅内的食物 大直径电涡流探雷器 转速测量计数测厚度探伤测振动测温测位移 电涡流传感器的应用 a 测位移测量封口机工作间隙 市场上自动封口机 利用电涡流原理 待封口位置含铝 检测到封口位置时 电涡流效应产生热量 实现封口 间隙越大 电涡流越小 位移测量仪 位移测量包含 偏心 间隙 位置 倾斜 弯曲 变形 移动 圆度 冲击 偏心率 冲程 宽度等等 来自不同应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化 数显位移测量仪及探头 b 安检门演示 安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈 当有金属物体通过时 交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流 会在接收线圈中感应出电压 计算机根据感应电压的大小 相位来判定金属物体的大小 在安检门的侧面还安装一台 软x光 扫描仪 它对人体 胶卷无害 用软件处理的方法 可合成完整的光学图像 c 测振动 汽轮机叶片测试 测量悬臂梁的振幅及频率 d 测转速 若转轴上开z个槽 或齿 频率计的读数为f 单位为Hz 则转轴的转速n 单位为r min 的计算公式为 e 探伤 手持式裂纹测量仪 油管探伤 用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹 3 4 1工作原理 某些铁磁物质在外界机械力的作用下 在其内部产生机械应变 从而产生应力 导致磁导率发生改变的现象称为压磁效应 3 4压磁式传感器 压磁式传感器具有输出功率大 抗干扰能力强 过载性能好 结构与电路简单 能在恶劣环境下工作 寿命长等优点 很适合在重工业 化学工业等部门应用 成功地用在冶金 矿山 造纸 印刷 运输等各个工业部门 例如用来测量轧钢的轧制力 钢带的张力 电梯安全保护等 3 4 2工作方式 图3 23压磁式传感器结构形式之一 图3 23所示为其原理结构图 图 a b 为测量压力P的传感器 有如下关系 而图 d e 的结构与互感式传感器器相似 有如下关系 1 单向压磁效应 2 双向压磁效应 在外力作用下 导磁体多数表现各向异性特性 利用此特性可以制成传感器 图3 24 a 所示即为典型的一例 它是用硅钢片叠成的 经粘接或点焊成一体 如图所示在对称位置上开四个通孔 沿对角线的方向各绕两个绕组 W1为一次绕组 用交流电供电 W2为二次绕组作为敏感绕组 这两个绕组在空间相互垂直 图3 24压磁式传感器结构形式之二 3 维捷曼效应 所谓维捷曼效应是指在卷捻棒状铁磁物质时 在其上将出现一个按螺旋形分布的区域 在这个区域中磁导率沿螺旋方向增加 即是说 如果将这个铁磁棒置于磁场中 则在棒中必有按螺旋形分布的磁通 此磁通可认为是两个磁通的合成 一个沿轴向分布 另一个沿旋转方向分 图3 25利用 维捷曼 效应进行测量