第二章 电感传感器 电子信息及电气工程系
第二章 电感传感器 电子信息及电气工程系
2.1挠述 1、定义: 电感传感器是将被测量转换为线圈的自感或 互感的变化来测量的装置 2、特点: 结构简单、可靠,输出功率高,分辨力高( 0.01pm),灵敏(几百mV/1mm) 线性较好(0.05~0.1%),稳定,抗干扰能力 强。 但频率响应低,不宜进行快速动态测量
1、定义： 电感传感器是将被测量转换为线圈的自感或 互感的变化来测量的装置。 2、特点： 结构简单、可靠，输出功率高，分辨力高（ 0.01μm),灵敏(几百mV/1mm) 线性较好(0.05～0.1%），稳定，抗干扰能力 强。 但频率响应低，不宜进行快速动态测量。 2.1 概述
22自感传感器 简单自感传感器 工作原理 1、结构 由线圈、铁心 和衔铁组成
一、简单自感传感器 工作原理 1、结构： 由线圈、铁心 和衔铁组成。 2.2 自感传感器
2、线圈自感电动势: △q △t e=-△△ △t △t oo wp △中=E·△ △t
t I e L L I I w I L t t e w t e L L L = − = = = = − = − = − ' 2、线圈自感电动势：
3、线圈自感电动势: R 1 lli 空气隙相对截面积 h,+2d/28空气隙 红1S1os0S厚度 wpp 26 2 L=Aos一般导磁体的磁阻与空气隙 2 的磁阻相比很小,可忽略
3、线圈自感电动势： w s L w s s w R w I w L s s s l R R w I n i m i n i i i i m n i m i = = = = = = + = = = = 2 2 2 2 2 0 2 0 2 0 2 1 2 1 0 0 1 = = = n i i i i n i mi s l R 1 1 一般导磁体的磁阻与空气隙 的磁阻相比很小，可忽略。 空气隙相对截面积 空气隙 厚度
可变磁阻式 自感型-可变磁阻式位移传感器 L lo s 26 (a) (a)可变导磁面积型;(b)差动型;(c)单螺管线圈型;(d)双螺管线圈差动
可变磁阻式 自感型--可变磁阻式位移传感器 2 0 2 w S L = (a) (b ) (c) (d ) （a）可变导磁面积型；（b）差动型；（c）单螺管线圈型；（d）双螺管线圈差动
L=f(S) 二、自感传感器类型 分三个类型 L=f() 灵敏度线性行程制造 变δ高差小难 变S较高好大较易 螺管式低差大易
灵敏度 线性 行程 制造 变δ 高 差 小 难 变S 较高 好 大 较易 螺管式 低 差 大 易 二、自感传感器类型 分三个类型： L = f ( ) L = f (S)
差动自感传感器 1、组成:由两个具有公共衔铁的完全相 同的自感传感器组成,衔铁处 于中间位置时,U0=0 2、特点:抗干扰能力强,灵敏度提高一 倍,线性好,精度及特性变好 电磁吸力对测量力的影响相 互抵消
三、差动自感传感器 1、组成：由两个具有公共衔铁的完全相 同的自感传感器组成，衔铁处 于中间位置时，U0=0 2、特点：抗干扰能力强，灵敏度提高一 倍，线性好，精度及特性变好 ，电磁吸力对测量力的影响相 互抵消
四、测量电路(L→v的幅值、频率、相位的变化) 基本测量电路通常都采用交流桥路 1、一般电桥 R R U R 0 U22 Uo= O 十2 尺+R 22 7j△l Z1 2 r+JOLo 2 =Z+AZ
四、测量电路（L→I/V 的幅值、频率、相位的变化） 基本测量电路通常都采用交流桥路 四、测量电路 基本测量电路通常都采用交流桥路 1、一般电桥 0 0 0 0 0 1 2 1 0 2 2 2 L U L r j L U j L Z U Z U R R R U Z Z Z U + = = + − + = Z1 =Z+ΔZ Z2 =Z-ΔZ U U0 U U0
2、变压器电桥 jOAl 7△E 2 r+Olo 如衔铁上移: 61→UL1→Z1=2+△z U/2 62↑→0L2→Z2=z-△z U B U/22 / U +( △L 2√r-+(o 如衔铁下移:Z1=2-△zZ2=2+△z相差1800 变压器电桥简单,输出阻抗小,应用广泛
四、测量电路 基本测量电路通常 都采用交流桥路 四、测量电路 基本测量电路通常 0 0 1 2 1 0 2 2 2 2 1 L U L r j L U j L Z U Z U U Z Z Z U UA UB + = − = + = − = 如衔铁上移： δ1↓→ωL1↑→ Z1 =Z+ΔZ δ2↑→ωL2↓→ Z2 =Z-ΔZ 2、变压器电桥 2 0 2 0 2 r ( L ) L U + = − 2 0 2 0 2 r ( L ) L U + = 如衔铁下移：Z1 =Z-ΔZ Z2 =Z+ΔZ 相差1800 变压器电桥简单，输出阻抗小，应用广泛