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1、華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)4.4 電感式傳感器電感式傳感器電感式傳感器是基于電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理，它是把 被測量（如位移、力、流量、振動）轉(zhuǎn)化為電感 量的一種裝置。，它是把 被測量（如位移、力、流量、振動）轉(zhuǎn)化為電感 量的一種裝置。分類:分類:電感式傳感器電感式傳感器渦流式渦流式可變磁阻式可變磁阻式互感型互感型自感型自感型第4章 常用傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù) 主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長；）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長；2）靈敏度高，能分辨）靈敏度高，能分辨0.01 m或或 0.1”的

2、位移變化；的位移變化；3）測量精度高、線性好、零點穩(wěn)定、輸出功率較 大；）測量精度高、線性好、零點穩(wěn)定、輸出功率較 大；在幾十在幾十m到數(shù)百到數(shù)百mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性 的線性度較好，且比較穩(wěn)定。的位移范圍內(nèi)，輸出特性 的線性度較好，且比較穩(wěn)定。非線性誤差：非線性誤差：0.05%0.1%；4）可實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，在 工業(yè)自動控制系統(tǒng)中被廣泛采用；）可實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，在 工業(yè)自動控制系統(tǒng)中被廣泛采用；主要缺點：主要缺點：1）靈敏度、線性度和測量范圍相互制約；）靈敏度、線性度和測量范圍相互制約；2）自身頻率響應(yīng)低，不適用于快速動態(tài)測量。）自身頻率響

3、應(yīng)低，不適用于快速動態(tài)測量。電感式傳感器特點電感式傳感器特點電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)4.4.1 自感型自感型當(dāng)銜鐵隨被測量當(dāng)銜鐵隨被測量x 變化而 上、下移動時，其與鐵心 間的氣隙發(fā)生變化，磁路 磁阻隨之變化，從而引起 線圈電感量的變化；通過 測量電路轉(zhuǎn)換成與位移成 比例的電量，實現(xiàn)了非電 量到電量的變換。變化而 上、下移動時，其與鐵心 間的氣隙發(fā)生變化，磁路 磁阻隨之變化，從而引起 線圈電感量的變化；通過 測量電路轉(zhuǎn)換成與位移成 比例的電量，實現(xiàn)了非電 量到電量的變換。1.可變磁阻式結(jié)構(gòu)原理如右圖所示可變磁阻式結(jié)構(gòu)原理如右圖所示1線圈 2鐵心 3銜

4、鐵1線圈 2鐵心 3銜鐵x電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù) 線圈電感線圈電感L由電工學(xué)可知，匝數(shù)為由電工學(xué)可知，匝數(shù)為N 的線圈 電感為的線圈 電感為2m=L NR式中 式中 Rm 磁路總磁阻如果空氣氣隙 磁路總磁阻如果空氣氣隙 較小，且不考慮 磁路的鐵損，則總磁阻較小，且不考慮 磁路的鐵損，則總磁阻Rm0m02=RlAA 式中 式中 l 鐵心導(dǎo)磁長度；鐵心導(dǎo)磁長度；鐵心導(dǎo)磁率；鐵心導(dǎo)磁率；A 鐵心導(dǎo)磁截面積鐵心導(dǎo)磁截面積 氣隙長度；氣隙長度；空氣導(dǎo)磁率；空氣導(dǎo)磁率；A0 空氣氣隙導(dǎo)磁截面積空氣氣隙導(dǎo)磁截面積電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)

5、院機械工程測試技術(shù) 線圈電感線圈電感L由電工學(xué)可知，匝數(shù)為由電工學(xué)可知，匝數(shù)為N 的線圈 電感為的線圈 電感為2m=L NR式中 式中 Rm 磁路總磁阻如果空氣氣隙 磁路總磁阻如果空氣氣隙 較小，且不考慮 磁路的鐵損，則總磁阻較小，且不考慮 磁路的鐵損，則總磁阻Rm0m02=RlAA 因為鐵心磁阻與空氣氣隙的磁阻 相比較很小，計算時可以忽略不 計，則上式可簡化為因為鐵心磁阻與空氣氣隙的磁阻 相比較很小，計算時可以忽略不 計，則上式可簡化為0m02RA 電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)200=2NLA 自感型可變磁阻式傳感器 的自感自感型可變磁阻式傳感器 的自

6、感L2002=2LNdSLAd 變間隙型變間隙型傳感器靈敏度：傳感器靈敏度：S與氣隙長度的平方成反比，與氣隙長度的平方成反比，愈小，愈小，S愈高；同時 存在非線性誤差。為減小此誤差，通常規(guī)定在較小間 隙變化范圍內(nèi)使用，一般取愈高；同時 存在非線性誤差。為減小此誤差，通常規(guī)定在較小間 隙變化范圍內(nèi)使用，一般取 /0 0.1。這種傳感器 適用于較小位移（。這種傳感器 適用于較小位移（0.0011mm）的測量。）的測量。電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)差動型差動型可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)變間隙型變間隙型200=2NLA 電感式傳感器華中

7、科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)可變導(dǎo)磁面積型可變導(dǎo)磁面積型可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)20002NdLSAd變面積型變面積型單螺旋管線圈型單螺旋管線圈型電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)用于電感測微計，常用 測量范圍為用于電感測微計，常用 測量范圍為0300 m，最小分辨力為，最小分辨力為0.5 m，接在交流電橋的相鄰兩 橋臂。，接在交流電橋的相鄰兩 橋臂。當(dāng)鐵心在線圈中運動時，改變磁阻，使線圈自感發(fā) 生變化。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，但靈敏 度低，適用于較大

8、位移（數(shù)毫米）測量。當(dāng)鐵心在線圈中運動時，改變磁阻，使線圈自感發(fā) 生變化。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，但靈敏 度低，適用于較大位移（數(shù)毫米）測量。電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式接近傳感器（金屬）電感式接近傳感器（金屬）電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式接近傳感器應(yīng)用舉例電感式接近傳感器應(yīng)用舉例案例案例1：生產(chǎn)中測量產(chǎn)品的長度生產(chǎn)中測量產(chǎn)品的長度每個脈沖對應(yīng)的長度：每個脈沖對應(yīng)的長度：NDL/0被測物總長度：被測物總長度：0LML電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)案例案例2：生

9、產(chǎn)線工件的計數(shù)生產(chǎn)線工件的計數(shù)機械手的限位機械手的限位電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感測微頭電感式傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式傳感器案例案例3：華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式不圓度計電感式不圓度計該圓度計采用旁向式電感測微頭該圓度計采用旁向式電感測微頭電感式傳感器案例案例4：華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式不圓度測量系統(tǒng)外形電感式不圓度測量系統(tǒng)外形測量頭測量頭旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)盤電感式傳感器案例案例5：華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院機械工程測試技術(shù)電感式滾柱直徑分選裝置電感式滾柱直徑分選裝置1 1氣缸 2氣缸 2活塞 3活塞 3推桿 4推桿 4被測滾柱 5被測滾柱 5落料管 6落料管 6電感測 微器 7電感測 微器 7鎢鋼測頭 8鎢鋼測頭 8限位擋板 9限位擋板 9電磁翻板 10電磁翻板 10容器（料斗）容器（料斗）End電感式傳感器案例案例6：