电感式传感器

1、一个自感传感器两个差动变压器传感器三个涡流传感器，第三个电感传感器转换测量的非电量，如位移、压力、流量、振动等。利用电磁感应原理转换成线圈自感L或互感M的变化，然后通过测量电路将其转换成电压或电流的变化并输出。这个装置叫做感应传感器。电感传感器具有结构简单、工作可靠、测量精度高、零点稳定、输出功率大等一系列优点。其主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约，自身频率响应低，不适合快速动态测量。该传感器能够实现信息的远程传输、记录、显示和控制，广泛应用于工业自动控制系统中。在有许多种感应传感器。本章主要介绍三种传感器：自感、互感和涡流。阐述了电感式传感器的基本工作原理。f、220伏、1。工作原理

2、可变磁阻传感器的结构如图所示。它由线圈、铁芯和电枢组成。铁芯和电枢由导磁材料制成，如硅钢片或坡莫合金，铁芯和电枢之间有空气间隙，空气间隙的厚度为，传感器的运动部分与电枢连接。当电枢移动时，气隙厚度改变，这导致磁路中的磁阻改变，从而导致电感线圈的电感值改变。因此，只要可以测量电感的变化，就可以确定电枢位移的大小和方向。阐述了电感式传感器的基本工作原理。气隙变小，电感变大，电流变小。当铁芯的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感L和电感XL较小，因此电流I较大。当铁芯闭合时，磁阻减小，电感增加，电流减小。式中，根据电工的知识，线圈的自感等于通过线圈的单位电流产生的磁链数，即线圈的自感系数为，

3、其中=n为磁链；为磁通量(WB)；I是流经线圈的电流(a)，n是线圈的匝数。根据磁路的欧姆定律，知道：其中是磁导率；s是磁路的横截面积；l是磁路的总长度。，这里： Rm磁路总磁阻。对于可变间隙传感器，因为气隙非常小，所以可以认为气隙中的磁场是均匀的。如果忽略磁路的磁损耗，则磁路的总磁阻为:1铁芯材料的磁导率 RM=公式； 2电枢材料的磁导率： L1磁通量穿过铁芯长度； L2磁通通过电枢的长度；s1岩心的截面积；S 23354电枢横截面积； 0空气渗透性(约)；S0气隙的横截面积；空气间隙厚度。一般来说，气隙磁电阻比铁芯和电枢大得多，也就是说，类似于。的上述公式表明，当线圈匝数不变时，电感L只是

4、磁路中磁阻Rm的函数，任何或S0的变化都会导致电感的变化。因此，可变磁阻传感器可分为具有可变气隙厚度的传感器和具有可变气隙面积S0的传感器。具有可变气隙厚度的三角形电感传感器被广泛使用。 2。输出特性让电感传感器的初始气隙为0，初始电感为L0，由电枢位移引起的气隙变化为。众所周知，L和之间存在非线性关系，其特性曲线如图所示：当电枢向上移动 时，传感器的气隙减小，即= 0- ，然后输出电感为L=L0 L，对此进行替换和整理。得到当/0“1”时，上述公式可以用泰勒级数展开成级数形式，初始电感为0，高阶项为ig为了提高灵敏度和改善线性度，通常使用差动结构，对自感传感器进行分类和比较，差动自感传感器、

5、差动互感传感器、相同的两个线圈1和2，当磁体处于中性位置时，L1=L2，UL=0。当磁铁上下移动时，L1L2和UL也会发生变化。测量UL可以测量a的位移。根据差动变间隙感应传感器的原理结构图，差动变间隙感应传感器由两个相同的感应线圈和以及磁路组成。测量时，衔铁通过导杆与被测位移相连。当被测物体上下移动时，导杆带动衔铁上下移动相同的位移，使两个磁路中的磁阻以相同的大小和相反的方向变化，导致一个线圈的电感增加，另一个线圈的电感减少。当衔铁向上移动 时，两个线圈的电感变化分别用 L1和 L2表示。差分使用时，两个电感线圈连接到交流电桥的相邻支路，另外两个支路由电阻组成。电桥的输出电压与 L有关。具体

6、表达式是：线性处理上述公式，忽略高阶项，灵敏度K0，比较单线圈和差动可变间隙电感传感器的特性，我们可以得到：，3。测量电路电感式传感器的测量电路有几种形式，如交流桥式、交流变压器式和谐振式。交流电桥测量电路如图所示。传感器的两个线圈用作电桥的两个支路Z1和Z2，另外两个相邻的支路由纯电阻代替。对于高Q值(Q=L/R)的差动电感传感器，其输出电压在型中为3360L03354。电枢处于中间位置时单个线圈的电感； l单线圈电感的变化。将l=l0(/0)代入方程得到( / 0)，电桥的输出电压与 相关。变压器交流电桥变压器交流电桥的测量电路如图所示。电桥的两个臂Z1和Z2是传感器线圈的阻抗，另外两个臂

7、是交流变压器次级线圈阻抗的一半。当负横截面阻抗为无穷大时，当传感器的电枢处于中间位置时，即Z1=Z2=Z，电桥的输出电压等于0，并且电桥是平衡的。当传感器电枢向上移动时，即Z1=Z Z，Z2=Z- Z，然后Z1=Z- Z，Z2=Z Z，当传感器电枢向下移动时，和知道，当电枢向上和向下移动相同的距离时，输出电压大小相等但方向相反。由于是交流电压，输出指示不能判断位移方向，所以必须用相敏检测电路来解决。谐振测量电路谐振测量电路有谐振调幅电路和谐振调频电路，如图所示。相敏检测电路，当电枢偏离中间位置且Z1=ZZZ增大时，z2=z- z减小。此时，当电源u的上端为正而下端为负时，电阻器R1两端的电压降

8、大于R2两端的电压降。当U的上端为负，下端为正时，R2的电压降大于R1，电压表V的上端为正，下端为负。非相敏整流器和相敏整流器电路之间的输出电压比较(a)非相敏整流器电路；(2)相敏整流电路，采用相敏整流，输出电压U0不仅能反映电枢位移的大小和方向，还能消除零剩余电压的影响。4.可变磁阻传感器的应用下图显示了可变间隙感应压力传感器的结构图。它由波纹管、铁芯、电枢和线圈等组成。电枢与波纹管的上端连接。当压力进入波纹管时，波纹管的顶部产生与压力p成比例的位移。因此，电枢也移动，从而气隙改变，流过线圈的电流相应地改变。电流表的指示值反映了测得的压力。可变间隙自感压力传感器结构图，可变间隙差动电感压力

9、当被测压力进入C形弹簧管时，C形弹簧管变形，其自由端位移，驱动与自由端连接的衔铁移动，线圈1和线圈2中的电感以相同的大小和相反的符号变化，即一个电感增加，另一个电感减少。电感的这种变化被桥式电路转换成电压输出。因为输出电压和测量的压力之间存在比例关系，所以只要输出电压由测量仪器测量，测量的压力就可以知道。，两个差动变压器传感器，将测量的非电量变化转换成线圈互感变化的传感器称为互感传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，二次绕组以差动形式连接，故称差动变压器传感器。差动变压器有多种结构形式，如可变间隙型、可变面积型和螺线管型，但其工作原理基本相同。在非电量测量中，螺线管差动变压器应用广泛

10、，可以测量1 100 mm范围内的机械位移，具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠的优点。差动变压器有多种结构形式，如可变间隙、可变面积和螺线管，但它们的工作原理基本相同。在非电量测量中，螺线管差动变压器应用广泛，可以测量1 100 mm范围内的机械位移，具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠的优点。 1。工作原理电磁差动变压器结构如图所示，由一次线圈#、二次线圈和插入线圈中心的圆柱形铁芯组成。如图所示，根据线圈绕组的排列，电磁差动变压器可分为一段、两段、三段、四段和五段。单段式灵敏度高，而三段式零点剩余电压小，因此通常采用两段式和三段式两种。差动变压器传感器中，两个次级线圈反向串

11、联，在忽略铁损、磁化器磁阻和线圈分布电容的理想情况下，其等效电路如图所示。当初级绕组w1通电时，根据变压器的工作原理，感应电势总和将在两个次级绕组w2a和w2b中产生。如果变压器结构在技术上完全对称，当可动电枢处于初始平衡位置时，互感系数M1=M2将不可避免。根据电磁感应原理，会有。因为变压器的两个次级绕组反向串联，所以差动变压器的输出电压为零。，2。基本特性当差动变压器等效电路的二次回路开路时，型有一个：的角频率3354励磁电压； 初级线圈励磁电压； 初级线圈励磁电流；R1和L1初级线圈的DC电阻和电感。根据电磁感应定律，次级绕组感应电势的表达式分别为：由于两个次级绕组反向串联，并且考虑了次

12、级开路，因此可以从上述关系式中获得： %()()的输出电压有效值。分析了以下三种情况。(1)当可移动电枢处于中间位置时，M1=M2=，so=0(2)当可移动电枢向上移动时，M1=m m2=m- m，so=2 m/R21 ( L1) 2 1/2，极性与相同。(3)当可移动电枢向下移动时，M1=m- mm2=m m因此具有与相同的极性。、将位移的变化转换成变压器互感的变化。W是初级线圈，W1和W2是两个对称的次级线圈。当W输入一个稳定的交流电压e1时，W1和W2感应电动势e21和e22，它们按极性反向串联，其大小与铁芯的位置A有关，则输出电压U=e21-e22，差动自感传感器，差动互感传感器，差动自感传感器，差动互感传感器为了区分运动方向和消除零剩余电压，在实际测量中经常使用差分整流电路和相敏检测电路。差分整流电路该电路分别对差分变压器的两个次级输出电压进行整流，然后将整流后的电压或电流之差作为输出。下图显示了几种典型的电路形式。在图中，(a)和(c)适用于交流负载阻抗，(b)和(d)适