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1、回顾与总结———思路和方法改变l截取l电位器拉伸l（应变效应）应变片改变ρ金属导体热电阻线绕非线绕金属半导体半导体正温度系数负温度系数热敏电阻第4章电感传感器优点：具有很高的灵敏度和精确度，非常好的线性特性和重复性以及性能稳定、工作可靠、寿命长。在位移、振动、压力、流量等参数测量中应用广泛。缺点：不适合测量接近或高于传感器激励电源频率的动态信号。磁阻（Rm）互感（M）涡流传感器互感传感器自感传感器自感（L）被测量4.1自感传感器4.2互感传感器（差动变压器）4.3涡流传感器4.4电感传感器的应用4.1自感传感器4.1.1简单的
2、自感传感器4.1.2差动自感传感器4.1.3自感传感器测量电路线圈的电感L：w—线圈匝数；—磁路的总磁阻。l：各段导磁体的磁路平均长度；μ：各段磁导率；S：各段导磁体的横截面积；δ：空气隙的厚度。4.1.1简单的自感传感器因为铁芯的导磁能力远远大于气隙的导磁能力，有可以得到三种结构类型的自感传感器：①改变气隙厚度δ的自感传感器；②改变气隙截面积S的自感传感器；③改变导磁系数μ的自感传感器。1．改变气隙厚度的自感传感器当δ=0时，L并不等于∞，而是接近于无气隙情况下由导磁体的磁阻决定的自感值，如图中虚线所示。当气隙δ过大时，漏磁
3、增加，灵敏度减小；当δ=∞时，自感L与衔铁无关，完全取决于空气磁阻（漏磁磁阻）.因此，衔铁的测量行程是非常小的,最大示值范,原始气隙δ一般在0.1~0.5mm之间。2．改变气隙截面积S的自感传感器电感L与气隙截面积S成正比。优点:示值范围较大，具有较好的线性。当S趋向最大值时，由于气隙的影响，气隙的磁阻将占主导地位，从而使L趋于常数，出现非线性。3．改变导磁系数μ的自感传感器（1）螺管插铁型自感传感器（2）压磁式自感传感器（1）螺管插铁型自感传感器假设线圈内磁场强度是均匀的，电感相对变化量与衔铁位移相对变化量成正比。优点:自由
4、行程大，示值范围大；制造简单，稳定可靠。缺点:灵敏度低。（2）压磁式自感传感器原理:利用铁磁材料的压磁效应。铁磁材料在受外力作用时，材料内部产生应力或应力的变化，引起铁磁材料导磁率μ的变化。该类型传感器用于测量压力、拉力、变矩、扭力、扭矩、重量等。压磁效应的物理解释：电子自旋产生的元磁矩。在相邻的原子间，由于元磁矩之间的互相作用力，它驱使相邻的元磁矩平行排列在同一方向上，在物质内部形成许多小区域—磁畴。在无外作用下，各磁畴的磁化强度互相抵消，因而总体不显磁极性。有外磁场作用时，磁畴的磁化方向将转向与外磁场平行的方向，铁磁材料呈
5、现磁化现象。在磁化过程当中，各磁畴之间的界限发生移动，因而产生机械变形—磁致伸缩效应。在外力的作用下，引起铁磁材料内部发生应变，使各磁畴之间的界限发生移动，从而使磁畴的磁化方向转变，铁磁材料的磁化强度也发生相应的变化—压磁效应。磁弹性应变片试件受力变形，引起应变片变形并改变其导磁率，从而使应变计线圈的阻抗相应地发生变化。简单的自感传感器的缺点：①在测量时，线圈始终有一定的激励电流存在，衔铁永远受单一线圈产生的磁场力作用；②线圈电阻受温度影响较大，有温度误差；③电感值受激励电源波动的影响；④不能反映被测量的变化方向。4.1.2差
6、动自感传感器等效测量电路当衔铁向上移动，线圈1的阻抗增加为，线圈2的阻抗减小为，电桥将有输出电流或电压。优点:对于干扰、电磁吸力、温度补偿等有一定的补偿作用；改善特性曲线的非线性；提高传感器的灵敏度；如在输出端接入相敏整流电路，可知道衔铁位移的方向，并能消除残余电压。交流电桥式交流变压器式谐振式4.1.3自感传感器测量电路1）交流电桥式1）交流电桥式测量电路把传感器的两个线圈作为电桥的两个桥臂Z1和Z2,另外二个相邻的桥臂用纯电阻代替,对于高Q值（Q=ωL/R）的差动式电感传感器,其输出电压式中:L0——衔铁在中间位置时
7、单个线圈的电感;ΔL——单线圈电感的变化量。将ΔL=L0（Δδ/δ0）代入得f（Δδ/δ0）,电桥输出电压与Δδ有关。2）变压器式交流电桥电桥两臂Z1、Z2为传感器线圈阻抗,另外两桥臂为次级线圈的1/2阻抗。当负截阻抗为无穷大时,桥路输出电压当传感器的衔铁处于中间位置,即Z1=Z2=Z时有=0,电桥平衡。当传感器衔铁上移时,即Z1=Z+ΔZ,Z2=Z-ΔZ,此时当传感器衔铁下移时,则Z1=Z-ΔZ,Z2=Z+ΔZ,此时从式(4-21）及式(4-22）可知,衔铁上下移动相同距离时,输出电压的大小相等,但
8、方向相反,由于是交流电压,输出指示无法判断位移方向,必须配合相敏检波电路来解决。3）谐振式测量电路谐振式调幅电路谐振式调频电路在调幅电路中,传感器电感L与电容C,变压器原边串联在一起,接入交流电源,变压器副边将有电压输出,输出电压的频率与电源频率相同,而幅值随着电感L而
