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1、利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感或互感）变化来检测非电量的机电转换装置。电感式：L变化差动变压器式：M变化电涡流式：L、M变化厚度传感器优点：结构简单、工作可靠、测量精度高。应用领域：常用来检测位移、振动、力、加速度、应变、流量等物理量，是应用较广的一类传感器。探伤传感器3.1自感式传感器结构组成：线圈1、铁芯2和衔铁3三部分一、结构及工作原理铁芯和衔铁之间留有空气隙δ被测物与衔铁相连被测物移动→衔铁→空气隙变化→磁路磁阻改变→线圈电感量变化→输出电压、电流或频率变化→实现对被测物位移的检
2、测。工作过程：设线圈的匝数为N,流过线圈的电流为I（A）,穿过线圈的磁通为Φ(Wb),则电感量根据磁路定理得：式中,R1、R2和Rδ分别为铁芯、衔铁和空气隙的磁阻。l1、l2和δ分别为磁通通过铁芯、衔铁和气隙的长度(m),S1、S2和S分别为铁芯、衔铁和气隙的横截面积(m2),μ1、μ2和μ0分别为铁芯、衔铁和空气的导磁率(H/m)。μ0=4π×10-7H/m。工作原理：(导出电感L与衔铁位移关系)一般导磁体的导磁率远大于空气的导磁率(大数千倍乃至数万倍),即有得结论：线圈匝数N确定之后,只要气隙长
3、度δ和气隙截面S二者之一发生变化,传感器的电感量就会发生变化。变气隙长度电感传感器：常用来测量线位移变气隙截面电感传感器：常用于测量角位移结构见图3.1a变气隙式传感器b变截面式传感器图3.1自感式传感器结构图二、自感式传感器灵敏度及特性分析以变气隙长度传感器为例，设自感式传感器初始气隙为δ0，初始电感量为L0，衔铁位移引起的气隙变化量为Δδ，从式3-4可知，L与δ之间是非线性关系，L与A之间是线性关系，特性曲线如图3.2表示。衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0－Δδ，则此时输出电感为L
4、=L0+ΔL：忽略高次项得同理可得，衔铁下移Δδ时，传感器气隙增大Δδ，即δ=δ0+Δδ，则此时输出电感为L=L0-ΔL，有：综上所述，设气隙式传感器的灵敏度为K，则有：当忽略高次项时,ΔL才与Δδ成线性关系变气隙式传感器的输出特性是非线性的，Δδ/δ0越小,高次项迅速减小,非线性可得到改善，而△δ/δ↑，非线性增大;非线性与测量范围的要求相矛盾，一般取△δ/δ=0.1～0.2;增大灵敏度方法：减小δ0;△δ↓与△δ↑引起的△L的变化大小不同，且△δ越大，△L相差越大。可见：两只完全相同电感式传感器
5、合用一个活动衔铁便构成了差动式电感传感器。传感器的两只电感线圈接成交流电桥的相邻的两臂,另外两个桥臂由电阻组成。三、差动式电感传感器UsrUscδ1δ2Z1Z2R3R4UscUsr两只完全对称的简单电感传感器合用一个活动衔铁上、下两个导磁体几何尺寸、形状、材料完全相同上、下两个的线圈电气参数（R、L、W）完全相同。UsrUscδ1δ2当衔铁偏离中间位置向上或向下移动时,两边气隙不等,两只电感线圈的电感量一增一减,电桥失去平衡。电桥输出电压的幅值大小与衔铁移动量的大小成比例,其相位则与衔铁移动方向有关
6、。假定向上移动时输出电压的相位为正,而向下移动时相位将反向180°为负。因此,如果测量出电压的大小和相位,就能决定衔铁位移量的大小和方向。在起始位置时,衔铁处于中间位置,两边的气隙相等,两只线圈的电感量相等,电桥处于平衡状态,电桥的输出电压Usc=0。假定电桥输出端的负载为无穷大,则得输出电压Z1Z2Z3Z4UscUsr当某一时刻,设衔铁向上位移,则上下两边气隙不等,阻抗也随之改变,上边增加了ΔΖ1=jωΔL1,下边减少了ΔΖ2=jωΔL2,则Z1=Z0+ΔZ1,Z2=Z0-ΔZ2。电桥的另两臂是相
7、同的电阻,即Z3=Z4=R,由得：由于ΔZ1-ΔZ2比Z0小得多,故可略去,则得Z1Z2Z3Z4UscUsr可见,电桥的输出与(ΔL1+ΔL2)成比例。K：差动电感传感器连成四臂电桥的灵敏度,表示衔铁单位移动量引起的电桥输出电压。提高灵敏度K的途径：提高电桥的电压、减小起始气隙差动式与单线圈电感式传感器相比，具有下列优点：线性好；灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍；温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，由于能互相抵消而减小；电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小。四
8、、自感式电感传感器应用变气隙电感式压力传感器：结构如图，由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成，衔铁与膜盒的上端连在一起当液体/气体进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生与压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表指示值就反映了被测压力的大小。变气隙式差动电感压力传感器：主要由C形弹簧管、衔铁、铁芯和线圈等组成。被测压力→C形弹簧管→产生变形→自由端发生位移→衔铁运动→线圈1和线圈2中的电感变化（一个电感量增大，
