西安交通大学：《非电量电测技术》课程教学课件（讲稿）第4章 电感式传感器

西安交通大学电工电子教学实验中心第4章电感式传感器电量非电量L或M测量电感式传感器电路U或I主要特点：（结构简单，无活动触点，工作可靠，寿命长。灵敏度和分辨率高。传感器输出功率大，有利于信号传输。重复性好，线性度好。灵敏度、线性度和测量范围相互制约，随着测量范围增大分辨率下降。V传感器自身频响较低，不适用于快速动态测量

第4章 电感式传感器 主要特点： ü 结构简单，无活动触点，工作可靠，寿命长。 ü 灵敏度和分辨率高。传感器输出功率大，有利于信号传输。 ü 重复性好，线性度好。 ü 灵敏度、线性度和测量范围相互制约，随着测量范围增大 分辨率下降。 ü 传感器自身频响较低，不适用于快速动态测量

西安交通大学变气隙式变面积式自感型电工电子教学实验中心螺管插铁式变气隙式互感型变面积式差动变压器螺管插铁式高频反射式4.1变气隙式自感传感器电涡流型低频透射式4.2差动式电感传感器4.3差动变压器式传感器（互感式）（互感式）4.4电涡流传感器

4.1 变气隙式自感传感器 4.2 差动式电感传感器 4.3 差动变压器式传感器（互感式） 4.4 电涡流传感器（互感式） 自感型 变气隙式 变面积式 { 螺管插铁式 互感型 差动变压器 变气隙式 变面积式 { 螺管插铁式 电涡流型 高频反射式 { 低频透射式

西安交通大学案例引导电工电子教学实验中心差动变压器式滚珠直径分选装置R1一悬臂梁；2差动变压器Ax(t)

差动变压器式滚珠直径分选装置 案例引导

西安支通大学电工电子教学实验中心N4.1变气隙式自感传感器1．工作原理根据电感的定义yN@DL =S11由磁路欧姆定理ININDRMR,+R,磁路与电路相似性If28其中RRsFAMo A

4.1 变气隙式自感传感器 1．工作原理 根据电感的定义 由磁路欧姆定理 其中 N L I I     M F IN IN = R R +R   F F F l R  A  2 0 R A     磁路与电路相似性

西安交通大学电工电子教学实验中心因为所以R,>>R,o <<μFN?μAL则L~28L与8成反比为非线性关系，（双曲线）如果把衔铁的工作位移，限制在初始气隙左右较小的范围内。0S△8 = (0.1~0.2) 曲线可近似看作一条直线

因为 所以 则 L 与 成反比（双曲线）为非线性关系 曲线可近似看作一条直线。 如果把衔铁的工作位移，限制在初始 气隙左右较小的范围内。   (0.1~0.2)  0 0  F R >> RF 2 2 N 0A L   

西安支通大学电工电子教学实验中心2.传感器特性N?ANμA衔铁向下移动，气隙增大1L. =2828N211Nμ A %-SuA04△L=L-L2281%801ASAsA8A8△LAS8 -8As81Lo888.88 +△s1 +8气隙\衔铁向上移动，AsAsASS.%△LASAdLo8d

2 0 2 N A L    0 0 2 0 1 2 N A L    1 2 2 2 2 N A L L L ( N )  A                0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 L L                                                  2 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1                           2 3 0 0 0 2．传感器特性 衔铁向下移动，气隙增大↑ 衔铁向上移动，气隙↓ 2 3 L L                             0 0 0 0

西安交通大学电工电子教学实验中心非线性误差48AS△L△LA()上移下移=-L8.LS.△LO61Lo8△LLoS传感器的灵敏度8.As提高S方法：用于测量微小位移量√减少初始间隙；增加线圈匝数N和载面积A

非线性误差 传感器的灵敏度 L L L L                                                3 3 0 0 0 0 2 2 0 0 上移： ，下移： L L S       0 0 用于测量微小位移量 提高 S 方法： ü 减少初始间隙δ0； ü 增加线圈匝数N 和截面积 A。 2 ( ) l L L        0 0 0

西安支通大学电工电子教学实验中心4.2差动式电感传感器1.结构和原理I= I2，=,AS, =-82螺线管式差动电感传感器与特性

4.2 差动式电感传感器 1．结构和原理 I  I    1 2 ， 1 2    1 2 螺线管式差动电感传感器与特性

西安交通大学电工电子教学实验中心2.特性差动传感器接测量电桥后，电桥输出与差动电感L，和L的总变化量L,+ L, =(Lo+△ L)+(Lo+△ L2)ASAS,AS,ASAo8.d00O△L△L2 LoASAoG1S2LLo0As8S由于消除了偶次项，大大降低了非线性误差，灵敏度提高一倍

2．特性 差动传感器接测量电桥后，电桥输出与差动电感 L1和 L2的 总变化量 由于消除了偶次项，大大降低了非线性误差， 灵敏度提高一倍。 1 2 0 1 0 2 L  L = ( L + L )  ( L   L )                                                     3 0 2 2 0 2 0 2 0 3 0 1 2 0 1 0 1 0             L L 1 3 1 1 0 0 0 2L                              L 2 L S       0 0 ( ) l L L        0 3 0 0

西安支通大学电工电子教学实验中心1-线圈A放大2-铁芯3-衔铁(a）变隙式（b）变截面式（c）螺线管式4-测杆5-导轨6-工件7-转轴(a）单边式（b）差动式

1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-测杆 5-导轨 6-工件 7-转轴