电感式传感器.ppt

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1、第4章电感式传感器原理：利用磁路磁阻变化，引起传感器线圈的电感（自感或互感）的变化。优点结构简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分辨力较高稳定性好缺点频率响应低不宜于快速动态测量9/7/20211分类：按磁路几何参数变化变气隙式、变面积式、螺管式按线圈组成方式单一式，差动式电感式传感器种类自感式传感器互感式传感器电涡流式传感器9/7/202124.1自感式传感器（变磁阻式传感器）1、变气隙式自感传感器单一式图11—线圈，2—铁心，3—衔铁线圈自感：其中：W——线圈的匝数，Rmi——

2、I段的磁阻RM——磁路总磁阻第i段磁路的平均长度第i段磁路的横截面积第i段磁路的导磁率又9/7/20213当时所以：：气隙的厚度：磁路导磁率：磁路相对导磁率d其中：对于图1的磁阻9/7/20214一般情况下：∴要改变Lδ气隙厚度S0气隙截面积气隙导磁率在中9/7/20215（i）当衔铁下移：<

3、ΔLL0-ΔLδ0δ0+Δδδ0-ΔδLδ9/7/20218由此可见,变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾,所以变隙式电感传感器用于测量微小位移时是比较精确的。为了减小非线性误差,实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。9/7/20219灵敏度：差动式传感器结构图L1L2结论:①差动式比单线圈式的灵敏度高一倍。②差动式的非线性项等于单线圈非线性项乘以（Δδ/δ0）因子,线性度得到明显改善。差动变气隙式自感传感器输出特性9/7/2021102、变面积型自感传感器(了解）单一式D±=AAA0D

4、±=NAAL2)(200dmD±=AAL10=NAL02200dm忽略RF初始电感：图3单一式变面积型12δaΔ39/7/202111差动式图4差动式变截面积型9/7/202112例题分析已知变气隙电感传感器的铁心截面积A=1.5cm2，磁路长度L=20cm，相对磁导率µ1=5000，气隙δ0=0.5cm，Δδ=±0.1mm，真空磁导率µ0=4π×10-7H/m，线圈匝数w=3000，单端式传感器的灵敏度ΔL/Δδ，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？9/7/202113测量电路电感式传感器的测量电

5、路有:交流电桥式、交流变压器式谐振式9/7/2021141.交流电桥式测量电路图所示为交流电桥测量电路,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。9/7/2021151.交流电桥式测量电路对于高Q值（Q=ωL/R）的差动式电感传感器,其输出电压将ΔL/L0（Δδ/δ0）代入得出：电桥输出电压与Δδ有成正比。9/7/2021164.2互感式传感器（差动变压式）被测量使衔铁移动，引起初次级线圈间的互感变化，形成输出电压的变化。M1M29/7/20211711LjrUIw

6、+=&&111、工作原理传感器的输出电压传感器的输出阻抗M1M29/7/202118①当衔铁处中间位置②当衔铁偏离中间位置（上移）9/7/202119实际特性曲线理论特性曲线ΔU0零点残余电压9/7/2021202、测量电路：差动变压器输出的是交流电压,若用交流电压表测量,只能反映衔铁位移的大小,而不能反映移动方向。其测量值中将包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的,实际测量时,常常采用差动整流电路和相敏检波电路。9/7/202121