电感式传感器

1、2020/7/11,1,第4章 电感式传感器,原理：利用磁路磁阻变化，引起传感器线圈的电感（自感或互感）的变化。,2020/7/11,2,分类：,按磁路几何参数变化 变气隙式、变面积式、螺管式 按线圈组成方式 单一式，差动式,电感式 传感器 种类,自感式传感器,互感式传感器,电涡流式传感器,2020/7/11,3,4.1 自感式传感器 （变磁阻式传感器）,1、变气隙式自感传感器,2020/7/11,4,当,时,所以：,：气隙的厚度 ：磁路导磁率 ：磁路相对导磁率,d,其中：,对于图1的磁阻,2020/7/11,5,一般情况下：, 要改变L, 气隙厚度 S0 气隙截面积 气隙导磁率,在,中,20

2、20/7/11,6,（i）当衔铁下移：,L0,当,单一变气隙式自感传感器输出特性,2020/7/11,7,（ii）当衔铁上移,同理,灵敏度：,2020/7/11,8,灵敏度：,L0,L0+L,L0-L,0, 0+, 0-,L,2020/7/11,9,由此可见, 变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾, 所以变隙式电感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隙式电感传感器。,2020/7/11,10,灵敏度：,差动式传感器结构图,L1,L2,结论: 差动式比单线圈式的灵敏度高一倍。 差动式的非线性项等于单线圈非线性项乘以（/0）因子, 线性

3、度得到明显改善。,差动变气隙式自感传感器输出特性,2020/7/11,11,2、变面积型自感传感器 (了解）,单一式,忽略RF,初始电感：,图3单一式变面积型,2020/7/11,12,图4差动式变截面积型,2020/7/11,13,例题分析,已知变气隙电感传感器的铁心截面积A=1.5cm2，磁路长度L=20cm，相对磁导率1=5000，气隙0=0.5cm，=0.1mm，真空磁导率0=410-7H/m，线圈匝数w=3000，单端式传感器的灵敏度L/，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？,2020/7/11,14,测量电路 电感式传感器的测量电路有: 交流电桥式、 交流变压器式 谐振式,20

4、20/7/11,15,1. 交流电桥式测量电路 图所示为交流电桥测量电路, 把传感器的两个线圈作为电桥的两个桥臂Z1和Z2, 另外二个相邻的桥臂用纯电阻代替。,2020/7/11,16,1. 交流电桥式测量电路 对于高Q值（Q = L/R）的差动式电感传感器, 其输出电压,将L/L0（/0）代入得出： 电桥输出电压与有成正比。,2020/7/11,17,4.2 互感式传感器（差动变压式）,被测量使衔铁移动，引起初次级线圈间的互感变化，形成输出电压的变化。,M1,M2,2020/7/11,18,1、工作原理,M1,M2,2020/7/11,19,当衔铁处中间位置,当衔铁偏离中间位置（上移）,2020/7/11,20,理论特性曲线,零点残余电压,2020/7/11,21,2、测量电路：,差动变压器输出的是交流电压, 若用交流电压表测量, 只能反映衔铁位移的大小, 而不能反映移动方向。