电感电容压电传感器lpj

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1、电感式传感器是基于电磁感应原理，把被测量转化为电感量的一种装置。电感式传感器分类第二节电感式传感器优点：灵敏度高（能测0.1μm的位移）、线性较好（非线性误差0.1%）、输出功率大等。缺点：频率响应较低；测量范围越大，分辨率越低自感式互感式可变磁阻式涡流式1一、自感式传感器1、变气隙式变气隙式自感传感器由线圈、铁心和衔铁三部分组成。线圈绕在铁心上,衔铁和铁心间有一气隙δ。线圈铁芯衔铁分变气隙式、变面积式、螺旋管式三类见图4-4线圈自感量L为：线圈匝数磁路总磁阻(4-14)2由于δ很小，可认为气隙磁场是均匀的，若忽略磁路的铁损，则总磁阻为线圈铁芯衔铁线圈自感量

2、L为：线圈匝数磁路总磁阻(4-14)铁芯导磁长度铁芯磁导率铁芯截面积空气磁导率气隙长度气隙截面积(4-15)亨/米3这种传感器适用于较小位移的测量，测量范围约在0.001~1mm左右。由于铁心磁阻与气隙相比要小得多，可以忽略传感器灵敏度：(4-16)(4-17)42、变面积式3、螺管式特点：灵敏度比变气隙型的低，但其灵敏度为一常数，因而线性度较好，量程范围可取大些，自由行程可按需要安排，制造装配也较方便，因而应用较为广泛。铁芯线圈衔铁原理：气隙长度不变，铁心与衔铁之间相对而言覆盖面积随被测量的变化而改，导致线圈的电感量发生变化，铁芯线圈原理：衔铁随被测对象移

3、动，线圈磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈电感量也因此而变化。特点：灵敏度更低，但测量范围大，线性也较好，同时还具备自由行程可任意安排，制造装配方便等，其应用比较广泛。5以上三种类型的自感式传感器在实际应用时，一般由两单一结构对称组合，构成差动式自感传感器。采用差动式结构除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压及温度变化等外界影响也有补偿作用，从而提高了传感器的稳定性。差动式电感传感器(a)变间隙型(b)变面积型(c)螺管型1—线圈2—铁芯3—衔铁4—到杆(a)(b)(c)6二、差动变压器式传感器差动变压器式传感器是把被测量的变化转换成互感系数M的变化。传

4、感器本身是互感系数可变的变压器。因为它是基于互感变化的原理，故也称为互感式传感器。EwEoutEW1EW2WW1W2Esx-x输出电压Eout=EW1-EW2，当铁芯在中央位置时，EW1=EW2。7单螺管线圈型螺管线圈差动双螺管线圈差动型传感器测量电路~8差动变压器位移传感器9案例：板的厚度测量~10案例：张力测量11三、电涡流式传感器原理:将金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电，这种电流的流线在导体内自行闭合，称为电涡流效应。高频交变电流线圈交变磁通φ电涡流交变磁通φ1使原线圈的等效阻抗Z发生变化12原线圈的等效阻抗Z变化：金属板的电阻率金属板的

5、磁导率线圈与金属板的距离线圈激励角频率1314案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。火车轮检测油管检测15第三节电容式传感器原理：将被测量的变化转化为电容量变化。两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++A介电常数两极板相互覆盖的面积极板间的距离极距变化型面积变化型介电常数变化型电容式传感器的三种类型：(4-18)r相对介电常数，空气的相对介电常数r=1真空的介电常数0=8.85×10-12F/m介电常数=r×016相对介电常数171.极距变化型++++++灵敏度(4-19)18驻极体电容传声器它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种

6、材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。最大的△δ应小于极板间距δ的1/5～1/10。因此极距变化型电容传感器的量程范围在0.01um—数百um。为了提高灵敏度和改善非线性，在实际应用中常常采用差动的形式。灵敏度可提高一倍。192.面积变化型在面积变化型传感器中，常用的有直线位移型和角位移型两种。图为直线位移型。当动极板沿x方向移动时，动、静极板覆盖面积发生变化，电容量也随之变化。xb其电容量灵敏度=常数(4-20)输入与输出成线性关系(4-21)20+++角位移型rrθ(a

7、)平面线位移型(c)圆柱体线位移型(b)角位移型21角位移型+++覆盖面积(4-22)+++rrθ所以，电容量灵敏度=常数(4-23)(4-24)22面积变化型线性度好，但灵敏度低，故适用于较大位移的测量。柱面线位移型.电容量灵敏度=常数233.介电常数变化型这种类型的传感器可用来测量液体的液位和材料的厚度等。24两圆筒间为空气介质的电容为：空气的介电常数电极长度内电极外半径外电极内半径如果电极的一部分被非导电性液体所浸没时，则会有电容量的增量△C产生液体的介电常数液体浸没长度图4-10液位测量示意图真空的介电常数0=8.85×10-12F/m介电常数2

8、=r2×0(4-25)(4-26)25如果被测介