第3章-常用传感器-2

第四节电感式传感器原理电感式传感器最基本原理是电磁感应原理。

被测物理量的变化传感器自感系数L互感系数M的变化电路电压电流位移振动压力流量比重电感传感器优点：灵敏度高，分辨力高，位移：0.01m，角度：0.1’；精度高，线性特性好，非线性误差：0.05%0.1%；性能稳定，重复性好；工作可靠，寿命长；能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制等。电感式传感器分类变磁阻式传感器—自感型差动变压器式传感器—互感型涡流式传感器—自感型和互感型都有高频反射式—自感型低频透射式—互感型§3-4-1变磁阻式传感器一、工作原理及分类

将被测对象的微小变化(x)

电感的变化(L)传感器运动部分与衔铁相连，测物理量时，运动部分位移

衔铁位移

气隙厚度变化

线圈自感系数L变化

若很小，且不考虑磁路铁损，则

根据电工学：线圈中的电感量li

各导磁体长度

空气隙间隙i

各导磁体相对导磁率

0

空气隙导磁系数A

i

各导磁体截面积A

空气隙截面积因为

铁芯、

衔铁>>

气隙，所以，R铁芯+R衔铁<<R气隙

电感传感器的三种型式

气隙变化型—变气隙的间隙

面积变化型—变气隙的截面积A螺管型—变衔铁与线圈重合长度二、电感传感器的分类比较差动型式为了增加灵敏度，改善线性，往往做成差动式的。差动优点：（1）.大大的改善了线性，减小线性误差；（2）.使灵敏度提高一倍。

三、应用电感式位移测量传感器应用二压力测量应用三加速度测量液面高度测量§3-4-2涡流式传感器涡流成块的金属物体置于变化着的磁场中，或者在磁场中运动时，在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流，这就是涡流。

高频反射式涡流传感器—自感型低频透射式涡流传感器—互感型根据激励频率不同分为一、高频反射式涡流传感器

线圈上通交变高频电流线圈产生高频交变磁场产生高频交变涡流涡流产生反磁场阻碍线圈电流交换作用等效于L或阻抗的改变二、低频透射式涡流传感器

UL1

同频交变电流

产生一交变磁场

磁力线切割M

产生涡流i

到达L2的磁力线减少（无M时磁力线直接贯穿L2）

E的下降

四、涡流传感器的应用

位移x的变化

电量的变化可做成位移、振幅、厚度等传感器电导率的变化

电量的变化可做成表面温度、电解质浓度、材质判别等磁导率的变化

电量的变化可做成应力、硬度等传感器x、、的综合影响可做成材料探伤装置

1、位移测量

涡流位移计

2、振幅测量

涡流振幅计

3、厚度测量4、转速测量

涡流转速计

5、涡流探伤仪

探测金属材料的表面裂纹、热处理裂纹及焊缝裂纹

6、温度测量

=0[1+(t-t0)]保持其它条件不变，则t变化

变化

输出电压变化

可测钢材压延时压滚温度，液、气态介质温度，且测温时有一个很大的特点是热惯性小（约0.001s），动态响应好，能做快速测温工作。

7、自动控制中工件是否到位等的检测

接近开关

接近开关应用实例一接近开关应用实例二§3-4-3差动变压器式传感器互感原理差动变压器本身是变压器，利用互感原理，所以也称互感传感器。

互感现象：线圈W1输入电流i1，W2产生感应电势e12

一、工作原理e1

初级线圈的激励电压

L21、L22

次级线圈的电感R、L1

初级线圈的电阻和电感R21、R22

次级线圈的电阻M1、M2

初级与次级线圈的互感系数W1

初级线圈的匝数W21、W22

次级线圈的匝数原理推导一在初级线圈中

次级线圈中的感应电势

感应电势的有效值原理推导二讨论：初始位置，衔铁处于中间位置

当衔铁上升L

当衔铁下降LE2与E21同相

E2与E22同相

二、输出特性

从理论上讲，在衔铁处于中间位置时输出电压应为零，但实际存在零点残余电压，它由这样一些因素引起：两个次级线圈不对称初级线圈铜耗电阻的存在导磁体靠近的安装位置、铁芯长度等激磁频率的高低铁磁材质不均匀线圈间存在分布电容总结传感元件或传