传感器与检测技术——第三章电感式传感器

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1、传感器与检测技术教师：曾晓东电话：13679007201E_mail:zengxiaodong@263.netQQ:241747139第三章电感式传感器第一节自感式传感器第二节互感式传感器第三节电涡流式传感器第四节压磁式传感器传感器与检测技术第三章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。传感器电路被测物理量位移振动压力流量比重的变化自感系数L互感系数M的变化电压电流传感器与检测技术第三章电感式传感器电感传感器优点灵敏度高，分辨力高，位移：0.1m；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；结构简

2、单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、寿命长能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制等。缺点：存在交流零位信号，不适于高频动态信号测量。传感器与检测技术第三章电感式传感器电感式传感器分类自感型——变磁阻式传感器互感型——差动变压器式传感器涡流式传感器——自感型和互感型都有高频反射式——自感型低频透射式——互感型传感器与检测技术第三章电感式传感器第一节自感式传感器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变化一、工作原理

3、传感器与检测技术第三章电感式传感器自感传感器的三种型式气隙变化型—变气隙的间隙(a)面积变化型—变气隙的截面积S(b)螺管型—变衔铁与线圈重合长度(c)传感器与检测技术第三章电感式传感器第一节自感式传感器二、电感计算及特性分析1．气隙型传感器传感器与检测技术第三章电感式传感器二、电感计算及特性分析为了减小非线性，可以利用两只完全对称的单个电感传感器合用一个活动衔铁，这样可构成差动式电感传感器，如差动式气隙电感传感器、差动螺管电感传感器等。其测量电路可使用非平衡电桥。传感器与检测技术第三章电感式传感器二、电感计算及特性分析2．螺管型电感传感器

4、差动螺管式电感传感器的电感相对变化量为传感器与检测技术第三章电感式传感器二、电感计算及特性分析螺管式电感传感器的特点：(1)结构简单，制造装配容易(2)由于空气隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低，但线性范围大(3)由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰(4)由于磁阻高，为了达到某一电感量，需要的线圈匝数多，因而线圈分布电容大(5)要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其线性和确定性。传感器与检测技术第三章电感式传感器自感式传感器的分类比较传感器与检测技术第三章电感式传感器第一节自感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度（一）转换电路主要有调幅、调

5、频、调相电路1.交流电桥传感器与检测技术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度(1)当Q值很高时，有对气隙式差动传感器有对螺管型差动传感器有传感器与检测技术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度（2）当Q值很低时电感线圈的电感远小于电阻，电感线圈相当于纯电阻的情况，交流电桥即为电阻电桥。此时输出电压为这种电桥结构简单，其电阻可用两个电阻和一个电位器组成，调零方便。传感器与检测技术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度2.变压器电桥双臂工作时，若Z1=Z+ΔZ，Z2=Z-ΔZ若Z1=Z-ΔZ，Z2=Z+ΔZ，可得传感器与检测技

6、术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度3.调频电路4.调相电路传感器与检测技术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度（二）传感器灵敏度自感传感器的灵敏度是指传感器结构（测头）和转换电路综合在一起的总灵敏度。传感器结构的灵敏度，即电感值相对变化与引起这一变化的衔铁位移之比转换电路的灵敏度，即空载输出电压与电感相对变化之比传感器与检测技术第三章电感式传感器三、转换电路和传感器灵敏度传感器的灵敏度为在工厂生产中测定的传感器的灵敏度是把传感器接入转换电路后进行的，其单位为mv/(μm·V)。传感器与检测技术第三章电感式传感器第一节自感式

7、传感器四、影响传感器精度的因素分析1.电源电压和频率的波动影响电源电压的波动一般允许为5%～10%。严格对称的交流电桥是能够补偿频率波动影响的2.温度变化的影响为了补偿温度变化的影响，在结构设计时要合理选择零件的材料（注意各种材料的膨胀系数之间的配合），在制造和装配工艺上应使差动式传感器的两只线圈的电气参数（电阻、电感、匝数）和几何尺寸尽可能取得一致。这样可以在对称电桥电路中能有效地补偿温度的影响。3.非线性特性的影响除了采用差动式结构之外，还必须限制衔铁的最大位移量传感器与检测技术第三章电感式传感器四、影响传感器精度的因素分析4.输出电压与

8、电源电压之间的相差采用相敏整流电路，以及传感器应有高Q值，一般Q值应不低于3～45.电桥的残余不平衡电压———零点残余电压零点残余电压产生的原因有：(1)差动式两个