机电一体化 课件 3.3.1 电感式位移传感器

3机电一体化检测传感技术

任务3.3位移传感器

──3.3.1电感式位移传感器的应用

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可变磁阻式电感传感器2

互感型差动变压器式电感传感器任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

电感式传感器的实例任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

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；任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

组成：主要由线圈、铁心和活动衔铁组成。

在铁心和活动衔铁之间保持一定的空气隙

，被测位移构件与活动衔铁相连，当被测构件产生位移时，活动衔铁随着移动，空气隙发生变化，引起磁阻变化，从而使线圈的电感值发生变化。

可变磁阻式电感传感器

任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

1.可变磁阻式电感传感器可变磁阻式传感器基本原理1．线圈2.铁芯3.衔铁原理:电磁感应

N:线圈匝数；

L1:软铁长度；μ1：软铁磁导率；μ0：空气磁导率A1：铁芯导磁截面A0：空气导磁截面1.可变磁阻式电感传感器任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

1.可变磁阻式电感传感器

该传感器的灵敏度与空气隙

δ2成反比，

δ愈小，灵敏度愈高，但该传感器会出现非线性误差。

为了减小非线性误差，通常规定传感器应在较小间隙的变化范围内工作在实际应用中，可取

Δδ/δ≤0.1

。

适用于较小位移的测量，一般为0.001～1mm。任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

（1）

间隙变化型L与δ的双曲线关系

传感器灵敏度：间隙变化型可变磁阻式传感器结构

任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用当μ0

、A0固定不变，改变δ时，L与δ呈非线形（双曲线）关系

传感器灵敏度：●

灵敏度提高一倍●大大改善了非线性●实现了某些补偿差动自感传感器任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

（2）差动型互感型电感传感器是利用互感M的变化来反映被测量的变化。实质是一个输出电压的变压器。当变压器初级线圈输入稳定交流电压后，次级线圈便产生感应电压输出，该电压随被测量的变化而变化。任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

2.互感型差动变压器式电感传感器闭磁路开磁路

——一、二次线圈的匝数

——真空（空气）的磁导率——空气隙的长度

——导磁截面积互感系数任务3.3位移传感器之一电感式位移传感器的应用

（1）

工作原理

2.互感型差动变压器式电感传感器差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器，其结构形式有多种以螺管形应用较为普遍，其结构及工作原理如图3-7（a）、（b）所示。传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此传感器的输出电压为两者之差，即e0=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之间的耦合程度。输出e0的大小随活动衔铁的位置而变。

当活动衔铁的位置居中时，即e1=e2，e0=0；当活动衔铁向上移时，即e1>e2，e0>0；当活动衔铁向下移时，即e1<e2，e0<0。活动衔铁的位置往复变化，其输出电压e0，也随之变化，输出特性如图3-7（c）所示。任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

2.互感型差动变压器式电感传感器差动变压器图3-8差动变压器式电感传感器（a）、（b）工作原理（c）输出特性2.互感型差动变压器式电感传感器任务3.3位移传感器──3.3.1电感式位移传感器的应用

（2）

测量电路应用:

厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,压缩,垂直度;压力,流量,液位;张力,重力,负荷量;扭矩,应力,动力;气压