测试技术第5讲--电感式传感器ppt课件.ppt

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1、测试技术电感式传感器InductivetransducersΔ电感式传感器（Inductivetransducer）是基于电磁感应原理，把被测量转化为电感量的一种装置。被测物体的位移引起气隙磁阻的变化，从而引起线圈电感（自感或互感）的变化，当传感器线圈与测量电路连接后，可将电感的变化转换成电压、电流或频率的变化，完成从非电量到电量的转换。按照转换方式的不同，电感式传感器可分为自感式、互感式（差动变压器式）、涡流式三种。电感式传感器可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、比重等物理量参数。电感式传感器电感式传感器自感型涡流式互感

2、型自感传感器工作原理自感型传感器Self-inductancetransducers自感传感器是将被测量的变化转换成线圈本身自感系数的变化的传感器。自感式传感器实质上是一个带气隙的铁心线圈。当被测位移量带动衔铁移动引起磁路中空气隙磁阻变化时，从而使线圈的电感发生变化。接入电路后，便可将电感的变化转化成为电流、电压、频率的变化。自感传感器工作原理根据磁路基本知识，线圈电感为：当气隙较小（小于1mm）时，认为气隙磁场是均匀的。忽略磁路铁损时，有：因此：电感式传感器工作原理改变气隙长度x（或δ）或改变气隙截面积S都可改变电感值L与气隙

3、长度x（或δ）呈非线性（双曲线）关系。变气隙式自感传感器仅改变气隙长度的自感传感器称为变气隙式自感传感器。此时电感的变化由下式计算：变气隙式自感传感器虽然L与气隙长度x（或δ）呈非线性（双曲线）关系，但ΔL与气隙长度x（或δ）Δx呈线性关系。变气隙式自感传感器变气隙式自感传感器电感L的变化与气隙x的变化呈非线性关系，灵敏度与气隙长度x的平方成反比，气隙x越小，灵敏度越高。只是气隙小而可近似认为电感的变化ΔL与气隙长度变化值Δx呈线性关系。因此决定这种传感器只能在很小范围内测量位移，适应于测量0.001~1mm的位移值。线性范围Δ

4、x/x=0.1~0.2传感器的灵敏度为：差动式变气隙式自感传感器变气隙式传感器通常采用差动式，它由两个电气参数和磁路完全相同的线圈组成，用一个衔铁构成差动电感式传感器。当衔铁移动时，铁心与衔铁之间距离一个增大另一个减小，负载上有电流流过，电桥失去平衡，有电压输出。通过测量该电压或电流就可测量衔铁位移大小。差动式变气隙式自感传感器差动式变气隙式自感传感器差动变气隙式电感传感器比单磁路电感传感器的总电感量和灵敏度都提高了一倍。还可证明，线性度提高了一个数量级。线性范围Δx/x=0.3~0.4变隙式差动电感传感器应用举例当被测压力进入

5、C形弹簧管时，C形弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，另一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出。由于输出电压与被测压力之间成比例关系，所以只要用检测仪表测量出输出电压，即可得知被测压力的大小。变面积式自感传感器仅改变气隙截面积的自感传感器称为变截面积式自感传感器。在忽略气隙边缘效应的条件下，电感的变化由下式计算：在忽略气隙边缘效应的条件下，输出自感L与S成线性关系，因此可望得到较大的线性范围，但是由于其灵敏度

6、较低，限制了其应用。螺旋管式自感传感器螺旋管式自感传感器主要元件为一只螺旋管线圈和一根圆柱形铁芯。传感器工作时，铁心在线圈中伸入长度的变化，引起螺旋管线圈的电感值的变化。当用恒流源激励时，线圈的输出电压与铁芯的位移量有关，但是只有在线圈中段才有可能获得较高的灵敏度和较好的线性特性。螺旋管式自感传感器单螺管线圈型，当铁芯在线圈中运动时，将改变磁阻，使线圈自感发生变化。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(数毫米)测量。螺旋管式自感传感器双螺管线圈差动型，较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性，被用于电感测微计，其测

7、量范围为0—300mm，最小分辨力为0.5mm。这种传感器的线圈接于电桥，构成两个桥臀、线圈电感LI、L2随铁芯位移而变化。DGC系列自感传感器自感传感器在自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低，在实际应用中却应用最广泛(1)在自感式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线性也较好;(2)还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等优点。(3)由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，故目前螺管式自感传感器应用中最广泛。自感传感器的测量电路电感式传感器的测量电路有交流电桥式、

8、交流变压器式以及谐振式等几种形式。（1）交流电桥式自感式传感器测量电路图（a）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,对于高Q值（Q=ωL/R）的差动式电感传感器,其输出电压：（a）交流电桥测量电