传感器原理与应用—电感式.ppt

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1、传统传感器原理及应用TraditionalTransducers传统传感器电参量型传感器电量型传感器2021/7/252电参量型传感器电阻式传感器电感式传感器电容式传感器电参量型传感器测量电路2021/7/253电感式传感器(InductanceTransducer)是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的变化实现非电量的测量。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的自感或互感变化来测量的传感器，分别称为自感式传感器和互感式传感器（又称差动变压器式传感器），故又通称为变磁阻式传感器。电感式传感器还包括基于电涡流效应的涡流效应的电涡

2、流传感器(ElectricEddyTransducer)，利用电磁感应原理的感应同步器(InductiveSynchronizer，将在数字传感器中讲述)等。电感式传感器2021/7/254电感式传感器自感式传感器（电参量型）互感式传感器—差动变压器式（电量型）电涡流式传感器高频反射式（电参量型）低频透射式（电量型）2021/7/255应用示例：自感式传感器图3.44自感式压力传感器2021/7/256测量原理自感系数L：自感式传感器导磁体磁阻空气隙磁阻2021/7/257测量原理自感式传感器的结构类型：变气隙式自感传感器变面积式自感传感器螺管式自感传感器自感式传

3、感器2021/7/258(1)变气隙式自感传感器自感式传感器测量特性：变气隙自感式传感器的输出特性是非线性的。适合测量较小位移。为保证一定的测量范围与线性度，对变气隙式传感器，常取：δ0=lδ/2=0.1～0.5mm，△δ=(1/5～1/10)δ02021/7/259(2)变面积式自感传感器自感式传感器测量特性：在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，其输出特性呈线性，因而具有较大的线性范围。与变气隙式相比较，其灵敏度较低。欲提高灵敏度，需减小lδ，但同样受到工艺和结构的限制。2021/7/2510(3)螺管式自感传感器由平均半径为r的螺管线圈、衔铁和磁性套管等组成。随着

4、衔铁插入的深度的不同将引起线圈泄漏路径中磁阻的变化，从而使线圈的电感发生变化。自感式传感器测量特性：灵敏度较前两种低。具有较大的线性范围，适用于较大位移测量。2021/7/2511应用特性自感式传感器输出为线圈的自感系数，是典型的电参量型传感器。需要采用交流激励电源，设计合理的电感到电压转换电路以实现测量。常见的测量转换电路除交流电桥电路外，还有调幅电路、调频电路、调相电路等各种调制电路。在自感式传感器中，调幅电路用得较多，调频和调相电路用得较少。自感式传感器是被广泛采用的一种电磁机械式传感器，它除可直接用于测量直线位移、角位移的静态和动态量外，还可以它为基础，做

5、成多种用途的传感器，用以测量力、压力、转矩、物位等等。自感式传感器2021/7/2512差动式自感传感器由单一式结构对称组合，构成差动式自感传感器，可改善其性能：灵敏度提高非线性补偿对电源电压与频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿，提高了传感器的稳定性。自感式传感器应用特性2021/7/2513差动式自感传感器的结构类型L2L1(a)变气隙差动型L1L2(b)变面积差动型L1L2(c)双螺线管差动型图3.48差动式自感传感器典型结构2021/7/2514应用案例(1)：差动电感式压力传感器C形弹簧管调机械零点螺钉线圈1线圈2衔铁P图3.49差动电感式压力传感器2

6、021/7/2515应用案例(2)：轴向式电感测微器图3.50轴向式电感测微器2021/7/2516差动电感电桥测量电路图3.51交流差动电感测量电桥2021/7/2517电感式滚柱直径分选装置图3.52电感式滚柱直径分选装置2021/7/2518互感式传感器应用示例：图3.53差动变压器式力传感器L1L21L22铁心F变形部线圈下部上部2021/7/2519测量原理能将被测非电量转换成线圈间互感系数M变化的传感器通称为互感式传感器（MutualInductanceSensor），变压器式传感器和透射式电涡流传感器都属于此类。互感式传感器变压器传感器本身是其互感系

7、数可变的变压器。这种传感器的二次线圈是两个，接线方式又是差动的，故常称之为差动变压器式传感器。2021/7/2520差动变压器式传感器工作原理由一个主线圈（一次线圈）和两个次级线圈（二次线圈）构成，两个次级线圈差动连接。当一次线圈接入激励电压后，二次线圈将产生感应电压。当互感变化时，输出差动电压的幅值和相位发生变化。互感式传感器L1L21L22衔铁测量原理2021/7/2521差动变压器传感器的结构类型(c)(a)(b)(c)变气隙式(d)(e)变面积式(f)螺管式图3.56各种差动变压器传感器的结构示意图(a)Φ1Φ2(b)(d)δ0(e)(f)2021/7/2

8、522零点