智能传感与检测技术 课件 第3章电感式传感器

机械工业出版社CHINAMACHINEPRESS电感式传感器第3章智能传感与检测技术徐小华主编

ISBN978-7-111-76072-6电感式传感器03前言智能传感与检测技术传感器电感式传感器利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等的变化转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。电感式传感器具有结构简单、工作可靠、测量力小、分辨率高、输出功率大及测试精度高等优点。但同时它也有频率响应较低、不宜用于快速动态测量等缺点。常用电感式传感器有变气隙型、变面积型和螺管型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。电感式传感器03工作原理自感式传感器（见图3-1）又称电感式位移传感器，是由铁芯、线圈和衔铁构成的，是将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器。铁芯和衔铁由导磁材料制成。这种传感器的线圈匝数和材料磁导率都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。3.1自感式传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器033.1自感式传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器033.1自感式传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器033.1自感式传感器式传感器结论智能传感与检测技术电感式传感器03测量原理目前使用最广泛的自感式传感器是变气隙式自感传感器。其测量原理是：铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或铁镍合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度发生改变化，引起磁路总磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。变气隙式自感传感器传感器智能传感与检测技术电感式传感器03变气隙式自感式传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器03结论变气隙式自感传感器的测量范围与灵敏度和线性度相矛盾，因此变气隙式自感传感器适用于测量微小位移的场合。为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动式变气隙式自感传感器。传感器与智能检测技术变气隙式自感式传感器式传感器结构示意图电感式传感器03两者对比比较单线圈和差动两种变气隙式自感传感器的特性，可以得到如下结论。（1）差动式变气隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式的两倍，（2）差动式变气隙式自感传感器的线性度得到明显改善。变气隙式自感式传感器式传感器参数要求

为了使输出特性得到有效改善，构成差动的两个变气隙式自感传

感器在结构尺寸、材料、电气参数等方面均应完全一致。智能传感与检测技术电感式传感器03工作原理把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故又称差动变压器式传感器。3.2互感式传感器式传感器结构示意图图3-4a、b所示的为变气隙式差动变压器传感器；图3-4c、d所示的为螺管式差动变压器传感器；图3-4e、f所示的为变面积式差动变压器传感器。智能传感与检测技术电感式传感器033.2互感式传感器传感器在非电量测量中，应用最多的是螺管式差动变压器传感器，它可以测量1～100mm机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。实际应用智能传感与检测技术电感式传感器033.3电涡流式传感器工作原理根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状流动的感应电流，称之为电涡流，这种现象称为电涡流效应。基于电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器，其原理图如图3-5所示。实际应用电涡流式传感器由于具有测量范围大、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强、可以实现非接触式测量等优点，被广泛地应用于工业生产和科学研究的各个领域，可以用来测量位移、振幅、尺寸、厚度、热膨胀系数、轴心轨迹和金属件探伤等。智能传感与检测技术电感式传感器033.3电涡流式传感器

结构原理图智能传感与检测技术电感式传感器033.4电感式传感器的应用3.4.1变气隙电感式压力传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器033.4电感式传感器的应用3.4.2电涡流式传感器式传感器智能传感与检测技术电感式传感器03电涡流式传感器可用于测