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1、第三章 電感式傳感器種類 自感式、互感式和電渦流式三種傳感器。定義 利用電磁感應(yīng)原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化,再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,這種裝置稱為電感式傳感器。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,測量精度高,零點(diǎn)穩(wěn)定,輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測量范圍相互制約,傳感器自身頻率響應(yīng)低,不適用于快速動態(tài)測量。這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制,在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中被廣泛采用。第二節(jié) 電感計(jì)算及特性分析（一）自感計(jì)算及特性分析1.氣隙型自感傳感器氣隙型自感傳感器它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成

2、。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成,在鐵芯和銜鐵之間有氣隙,氣隙厚度為,傳感器的運(yùn)動部分與銜鐵相連。自感傳感器自感值為自感傳感器自感值為為折合氣隙氣隙型自感傳感器輸出特性特性分析特性分析 設(shè)傳感器初始?xì)庀稙?,初始電感量為 ,銜鐵位移引起的氣隙變化量為,初始電感量為：（1）當(dāng)銜鐵上移時,傳感器氣隙減小,即=0,則此時輸出電感為L=L0+L,當(dāng)/1時,可將上式用臺勞級數(shù)展開成級數(shù)形式為 忽略高次項(xiàng),可得 （2）當(dāng)銜鐵下移時,傳感器氣隙增大,即=0,則此時輸出電感為L=L0L。忽略高次項(xiàng),可得 靈敏度靈敏度 氣隙型自感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾,所以變隙式電感式傳感器用于測量

3、微小位移時是比較精確的。為了減小非線性誤差,提高靈敏度，實(shí)際測量中廣泛采用差動變氣隙式電感傳感器。2、差動自感傳感器、差動自感傳感器差動式的與單線圈的相比，有下列優(yōu)點(diǎn)：線性好；靈敏度提高一倍，即銜鐵位移相同時輸出信號大一倍；溫度變化、電源被動、外界干擾等對傳感器精度的影響，由于能相互抵消而減小，電磁吸力對測力變化的影響也由于能相互抵消而減小。（1）結(jié)構(gòu) 差動氣隙式電感傳感器由兩個相同的電感線圈、和磁路組成,測量時,銜鐵通過導(dǎo)桿與被測位移量相連,當(dāng)被測體上下移動時,導(dǎo)桿帶動銜鐵也以相同的位移上下移動,使兩個磁回路中磁阻發(fā)生大小相等,方向相反的變化,導(dǎo)致一個線圈的電感量增加,另一個線圈的電感量減小

4、,形成差動形式。氣隙型差動傳感器截面型差動傳感器差動電感傳感器原理圖（2）原理 兩個電感線圈分別接在交流電橋相臨橋臂上，另外兩個橋臂為變壓器副邊。變壓器原邊加激勵e1，副邊感應(yīng)電壓為e21、e22。此電路輸入輸出為交流電，只能判斷位移大小，無法判斷位移方向，若能辨向需加相敏整流電路。（3）差動電感傳感器靈敏度）差動電感傳感器靈敏度結(jié)論：結(jié)論：差動式為簡單式電感傳感器靈敏度的差動式為簡單式電感傳感器靈敏度的2倍。倍。3、差動螺管型自感傳感器、差動螺管型自感傳感器兩線圈裝在圓筒形鐵心(又稱磁筒)2中，上下兩端各有圓蓋1和4，線圈中置入圓柱形銜鐵(又稱磁芯)3。工作時磁芯將改變它在線圈中的上下位置，

5、也就改變了線圈的自感量。三種類型比較三種類型比較：氣隙型自感傳感器靈敏度高，它的主要缺點(diǎn)是：非線性嚴(yán)重，為了限制線性誤差，示值范圍只能較??；它的自由行程小，因?yàn)殂曡F在運(yùn)動方向上受鐵心限制，制造裝配困難。截面型自感傳感器靈敏度較低，截面型的優(yōu)點(diǎn)是具有較好的線性，因而示但范圍可取大些。螺管型自感傳感器的靈敏度比截而型的更低，但示值范圍大，線性也較好，得到廣泛應(yīng)用。（二）互感計(jì)算及特性分析（二）互感計(jì)算及特性分析差動變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管式等,但其工作原理基本一樣。差動變壓器線圈的各種排列形式 一次線圈加交流激勵，兩個二次線圈對稱差動連接。被測量帶動銜鐵上下移動。它由初級線圈,兩個次級線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。差動變壓器為開磁路，差動變壓器為開磁路，一次與二次線圈之間的一次與二次線圈之間的互感隨著銜鐵的位移而互感隨著銜鐵的位移而變化。變化。差動變壓器等效電路圖特性分析特性分析 根據(jù)差動變壓器等效電路，當(dāng)次級開路時一次線圈 二次線圈由于互感產(chǎn)生互感電動勢為空載輸出電壓為輸出電壓的有效值為(1)活動銜鐵處于中間位置時 M1=M2=M U2=0(2)活動銜鐵向上移動時M1=M+M M2=MM下面分三種情況進(jìn)行分析。(3)活動銜鐵向下移動時M1=M M M2=M+M