第三章 电感式传感器n.ppt

第三章电感式传感器
种类
自感式、互感式和电涡流式三种传感器。
定义
利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化, 再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出, 这种装置称为电感式传感器。电感式传感器具有结构简单, 工作可靠, 测量精度高, 零点稳定, 输出功率较大等一系列优点。其主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约, 传感器自身频率响应低, 不适用于快速动态测量。这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制, 在工业自动控制系统中被广泛采用。
第一节工作原理
一、自感式传感器工作原理
1
线圈自感
线圈匝数
磁路总磁阻
对于变隙式传感器, 因为气隙很小, 所以可以认为气隙中的磁场是均匀的。若忽略磁路磁损, 则磁路总磁阻为
式中: ——各段导磁体的长度;
μi——各段导磁体的导磁率; 
Si——铁芯材料的截面积; 
δ——气隙的厚度
μ0——空气的导磁率;
S——空气隙的截面积;
可得
铁心的结构和材料确定后,上式分母第一项为常数,此时,自感是气隙厚度和气隙截面积的函数。
自感传感器分为三种类型:
变间隙式、变面积式和螺管式。
(螺管式电感传感器建立在磁路磁阻随着衔铁插入深度不同而变化的基础上)
二、互感式传感器(差动变压器式传感器)工作原理
把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的, 并且次级绕组都用差动形式连接, 故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多, 有变隙式、变面积式和螺线管式等, 但其工作原理基本一样。非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1~100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。
原理
传感器工作时,被测量的变化将使磁心产生位移,引起磁链和互感系数的变化,最终使输出电压变化。
输出电压:
输出电压有效值
第二节电感计算及特性分析
(一)自感计算及特性分析

它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成, 在铁芯和衔铁之间有气隙, 气隙厚度为δ, 传感器的运动部分与衔铁相连。