第六章电感式传感器ppt课件.ppt

《第六章电感式传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章电感式传感器6.1电感式传感器6.1.1电感传感器的工作原理和等效电路6.1.2电感式传感器的结构类型及特性6.1.3电感传感器的测量电路6.2差动变压器式电感传感器6.2.1工作原理6.2.2差动变压器式传感器的特性6.3电涡流式传感器6.3.1电涡流式传感器的工作原理及特性6.3.2电涡流式传感器结构型式及特点6.3.3影响涡流传感器灵敏度的因素6.3.4测量电路6.4电感式传感器的应用6.4.1电感传感器的应用6.4.2电涡流传感器的应用§§§§§§§§§§§电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数L或

2、互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，实现由非电量到电量转换的装置。自感式传感器（又称电感式传感器）即将非电量转换成自感系数变化的传感器。互感式传感器（又称差动变压器式传感器）即将非电量转换成互感系数变化的传感器。本章主要介绍自感式、互感式和涡流式三种传感器。X※※※※自感式传感器原理图6.1电感式传感器6.1.1电感传感器的工作原理和等效电路6.1电感式传感器6.1.1电感传感器的工作原理和等效电路1．工作原理电感传感器有衔铁、铁芯和匝数为W的线圈三部分构成。传感器测量物理量时衔铁的运动部分产生位移，导致线圈的电感值发生变化，根据定义，线圈的

3、电感为式中RM——磁阻，它包括铁芯磁阻和空气隙的磁阻，即——铁磁材料各段的磁阻之和，当铁芯一定时，其值为一定；li——各段铁芯长度；mi——各段铁芯的磁导率；Si——各段铁芯的截面积；Rd------空气隙的磁阻，Rd=2d/m0S。X即可得电感为因为铁磁材料其磁阻与空气隙磁阻相比较小，计算时可忽略不计，这时有:由上式可知，当线圈及铁芯一定时，W为常数，如果改变d或S时，L值就会引起相应的变化。电感传感器就是利用这一原理做成的。最常用的是变气隙长度d的电感传感器。由于改变d和S都是使气隙磁阻变化，从而使电感发生变化，所以这种传感器也叫变磁阻式传感器。XX2、等效电路

4、电感传感器是一个带铁芯的可变电感，由于线圈的铜耗、铁芯的涡流损耗、磁滞损耗以及分布电容的影响，它并非呈现纯电感。等效电路如图所示，其中L为电感，Rc为铜损电阻，Re电涡流损耗电阻，磁滞损耗电阻Rh，C为传感器等效电路的等效电容。等效电容C主要是由线圈绕组的固有电容和电缆分布电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化。当电感传感器确定后，这些参数即为已知量。X自感式传感器等效电路*这里需要注意的是传感器等效电路的等效电容C，它主要是由线圈绕组的分布电容和电缆电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化。X忽略分布电容且不考虑各种损耗时，电感传感器阻抗为:当考虑并联分布电容时

5、，阻抗为ZsXQ——品质因数，Q=wL/R。当电感传感器Q值高时，即1/Q2《1，则上式可变为：考虑分布电容时，电感传感器的有效串联电阻和有效电感都增加了，而线圈的有效品质因数却减小。电感传感器有效灵敏度为：考虑分布电容后，电感传感器的灵敏度增加了。因此，必须根据测试时所用电缆长度对传感器进行标定，或者相应调整并联电容。X6.1.2自感式传感器的结构类型及特性常见的自感式传感器有变间隙式、变面积式和螺线管式三类。1、变间隙式电感传感器X若使得衔铁向上移动取为-Dd，得此时电感为：则电感增量为：线圈电感的相对变化量为：若Dd／d0＜＜l，则可得X同理可得当衔铁向下移动

6、时的DL／L0为由上式可见，线圈电感与气隙长度的关系为非线性关系，非线性度随气隙变化量的增大而增大，只有当Δd很小时，忽略高次项的存在，可得近似的线性关系（这里未考虑漏磁的影响）。所以，单边变间隙式电感传感器存在线性度要求与测量范围要求的矛盾。电感L与气隙长度d的关系如图所示。它是一条双曲线，所以非线性是较严重的。为了得到一定的线性度，一般取Dd/d0=0.1～0.2。X差动式变间隙电感传感器，要求上、下两铁芯和线圈的几何尺寸与电气参数完全对称，当衔铁偏离对称位置移动时，使一边间隙增大，而另一边减小，两个线圈电感的总变化量为忽略高次项，其电感的变化量为可见，差动式的

7、灵敏度比单边式的增加了近一倍，而且差动式的（DL1+DL2）／L0式中不包含（Dd／d0）的偶次项，所以在相同的（Dd／d0）下，其非线性误差比单边的要小得多。所以，实用中经常采用差动式结构。差动变间隙电感传感器的线性工作范围一般取Dd／d0=0.3～0.4。X2、变面积式电感传感器对单边式结构，在起始状态时，铁芯与衔铁在气隙处正对着，其截面积为Sδ0=ab。当衔铁随被测量上、下移动时，X则线圈电感L为:线圈电感L与面积S（或x）呈线性关系，其灵敏度k为一常数，即正确选择线圈匝数、铁芯尺寸，可提高灵敏度，但是采用图（b）差动式结构更好。X3、螺线管式螺线管式电感