传感器技术课件——电感式传感器.ppt

《传感器技术课件——电感式传感器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、4.3电感式传感器把被测量转换为电感变化的一种传感器被测信息敏感元件转换元件辅助电源信号调理电路输出信息电感元件电感元件基于电磁感应原理，把被测量（如位移、振动、压力、应变、流量、比重等）转化为电感线圈的自感系数或互感系数变化的装置1【互感M】由于一个电路中电流变化，而在邻近另一个电路中引起感生电动势的现象。用互感系数来表示器件在互感现象方面的特性，代号M。【自感L】电路中因自身电流变化而引起感应电动势的现象。用自感系数来表示器件（如线圈）在自感现象方面的特性，代号L。电感式传感器自感型互感型常为差动变

2、压器式涡流式变磁阻式变面积式变间隙式螺线管式2δ线圈铁芯衔铁Δδ传感器由线圈、铁心和衔铁组成。工作时衔铁与被测物体连接，被测物体的位移引气隙磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。1.自感式传感器---变磁阻式3如果空气隙较小，且忽略磁路铁损时，磁路总磁阻为：因此有：δ线圈铁芯衔铁Δδ由于电感传感器的铁心一般工作在非饱和状态下，其导磁率远大于空气隙的导磁率，因此铁心磁阻远较气隙磁阻小，因此：4变间隙式变面积式L与气隙成反比，与气隙导磁面积A0成正比。1）自感传感器类型:5传感器灵敏度为：变面积型自感传感器

3、的自感与面积成线性关系，但这种传感器的灵敏度较低。变面积式6变间隙式传感器灵敏度为：x气隙愈小，则灵敏度S愈高。由于S不是常数，会产生非线性误差，因此这种传感器常规定在较小气隙变化范围内工作。由于气隙变化甚小，即远小于0时（一般要求小于10倍以上），S进一步近似为：此时S可近似为常数。因此，这种传感器一般只适用于大约0.001－1mm范围的小位移测量。对于变间隙式,改善非线性，提高灵敏度的方法如下:接成差动型7螺管式螺管型电感传感器的衔铁随被测对象移动，线圈磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈电感量

4、也因此而变化。线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。根据结构形式，自感传感器可分为：气隙型、螺线管rx螺旋管铁心单线圈螺管型传感器结构图lrc8可以看出，插入铁芯后，线圈电感的增量和相对增量均与铁芯的插入深度X成正比。如果螺管内磁场强度均匀分布的范围大，就可以获得较大的线性位移传感器。这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移测量。为了提高灵敏度和线性度，常采用差动螺管式电感传感器。9变间隙型：气隙型自感传感器灵敏度高，它的主要缺点是非线性严重，为了限制线性误差，示值范围只能较小；它的

5、自由行程小，因为衔铁在运动方向上受铁心限制，制造装配困难。变面积型：灵敏度较低，优点是具有较好的线性，因而测量范围可取大些。螺管型：灵敏度比变面积型的更低，但示值范围大，线性也较好，得到广泛应用。三种类型比较：102）差动式自感传感器:在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同。这种结构除了可以改善非线性、提高灵敏度外，对温度变化、电源频率变化等的影响也可以进行补偿，从而减少了外界影响造成的误差。11下图是变气隙型及螺管型的差动式自

6、感传感器的结构示意图。当衔铁3移动时，一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减少，形成差动形式。1-线圈2-铁芯3-衔铁4-导杆（a）变气隙型31412344（c）螺管型12变气隙型差动式自感传感器衔铁下移：上式中不存在偶次项，显然差动式自感传感器的非线性误差在±Δδ工作范围内要比单个自感传感器的小得多。忽略高次项：提高一倍13较大行程的位移测量,常利用差动螺管式自感传感器3142lcΔlc2l线圈Ⅱ线圈Ⅰrx将两差动电感接入交流电桥的相邻桥臂差动式螺管式传感器是一种开磁路的电感传感器，磁路中相当部分

7、是空气，无明显的边界，因此分析复杂。主要特点是可构成较长的线性区，用于测量大线位移。缺点是灵敏度比变气隙传感器低，体积较大。14何谓涡流？在许多电工设备中都存在大块导体(如发电机和变压器的铁心和端盖等)。当这些大块导体处在变化的磁场中或在磁场中切割磁力线时，其内部都会感应出电流。这些电流的特点是：在大块导体内部自成闭合回路，呈旋涡状流动。因此，称之为涡旋电流，简称涡流。例如，含有圆柱导体芯的螺管线圈中通有交变电流时，圆柱导体芯中出现的感应电流或涡流，如图所示。当交变电流通过导线时，感应电流（涡流）将集中

8、在导体表面流通，尤其当频率较高时，此电流几乎是在导体表面附近的一薄层中流动，这就是所谓的集肤效应现象。2.自感式传感器---涡流式15交变电流频率越高，涡流的集肤效应越显著，即涡流穿透深度越小，其穿透深度：可见，涡流穿透深度与激励电流频率有关，所以根据激励频率高低，涡流传感器可分为：高频反射式和低频透射式两大类。前者用于非接触式位移变量的检测，后者仅用于金属板厚度的测量。由于结构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质的影响，并能进行非接