第3章电感式传感器 2021/1/31
2021/1/31 1 第3章 电感式传感器
电感式传感器 电感式传感器可用来测量位移、压力、流量、振动等非电量, 其主要特点是结构简单、工作可靠、灵敏度高;测量精度高、 输出功率较大;可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应用。但其灵敏度、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 电感式传感器是建立在电磁感应的基础上,利用线圈自感或 互感来实现非电量的检测。本章主要介绍: n自感式传感器(利用自感原理); 差动变压器式传感器(利用互感原理) a电涡流式传感器(利用涡流原理)。 2021/1/31
2021/1/31 2 电感式传感器 ◼ 电感式传感器可用来测量位移、压力、流量、振动等非电量， 其主要特点是结构简单、工作可靠、灵敏度高；测量精度高、 输出功率较大；可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应用。但其灵敏度、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。 ◼ 电感式传感器是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或 互感来实现非电量的检测。 本章主要介绍： ◼ 自感式传感器（利用自感原理）； ◼ 差动变压器式传感器（利用互感原理）； ◼ 电涡流式传感器（利用涡流原理）
31自感式传感器 自感式传感器由线圈、铁心和衔铁三部 分组成。铁心和衔铁由导磁材料制成。 自感式传感器是把被测量的变化转换成 自感L的变化,通过一定的转换电路转换 成电压或电流输出。按磁路几何参数变 化形式的不同,自感式传感器可分为变 气隙式、变截面积式和螺线管式三种 2021/1/31
2021/1/31 3 3.1自感式传感器 ◼ 自感式传感器由线圈、铁心和衔铁三部 分组成。铁心和衔铁由导磁材料制成。 自感式传感器是把被测量的变化转换成 自感L的变化，通过一定的转换电路转换 成电压或电流输出。按磁路几何参数变 化形式的不同，自感式传感器可分为变 气隙式、变截面积式和螺线管式三种
内容 311基本工作原理 312自感式传感器的测量电路 313自感式传感器应用 2021/1/31
2021/1/31 4 内容 ◼ 3.1.1 基本工作原理 ◼ 3.1.2 自感式传感器的测量电路 ◼ 3.1.3 自感式传感器应用
感传感器的基本工作原理演示 F 220V 36V 50HZ 气隙变小,电感变大,电流变小 2021/1/31 5
2021/1/31 5 电感传感器的基本工作原理演示 气隙变小，电感变大，电流变小 F
311基本工作原理 线圈的自感量等于线圈中通入单位电流 所产生的磁链数,即线圈的自感系数 =v/=N/ V=N为磁链,为磁通(Wb),流 过线圈的电流(A),M线圈匝数。根 据磁路欧姆定律:如=ANS/,A为磁导率,S 为磁路截面积,l为磁路总长度。 2021/1/31
2021/1/31 6 3.1.1 基本工作原理 ◼ 线圈的自感量等于线圈中通入单位电流 所产生的磁链数，即线圈的自感系数 ◼ 为磁链， 为磁通（Wb），I为流 过线圈的电流（A），N为线圈匝数。根 据磁路欧姆定律： ， 为磁导率，S 为磁路截面积， 为磁路总长度。 L I N I = = / / = N = NIS l/ l
线圈的电感量 26 为磁路的磁阻 线圈 铁芯 (定铁芯) 2 2 L (0 R 26 豳 衔铁(动铁芯 ±Δx 变磁阻式传感器 2021/1/31
0 0 2 s Rm 2021/1/31 7 线圈的电感量 ◼ 为磁路的磁阻 变磁阻式传感器 2 0 2 2 N S R N L m = =
结论 只要被测非电量能够引起空气隙长度或 等效截面积发生变化,线圈的电感量就 会随之变化 电感式传感器从原理上可分为变气隙长 度式和变气隙截面式两种类型,前者常 用于测量直线位移,后者常用于测量角 位移。 2021/1/31
2021/1/31 8 结论 ◼ 只要被测非电量能够引起空气隙长度或 等效截面积发生变化，线圈的电感量就 会随之变化。 ◼ 电感式传感器从原理上可分为变气隙长 度式和变气隙截面式两种类型，前者常 用于测量直线位移，后者常用于测量角 位移
自感式传感器 线圈 铁心 铁心空气隙 衔铁 铁心 线圈 线圈 衔铁 空气隙δ 衔铁 2021/1/31
2021/1/31 9 自感式传感器
1.变气隙式(闭磁路式)自感传感器 由电感式可知,变气隙长度式传感器的 线性度差、示值范围窄、自由行程小, 但在小位移下灵敏度很高,常用于小位 移的测量。 B (a)单边式 (b)差动式 1—线圈2—铁芯3—衔铁 2021/1/31 10
2021/1/31 10 1．变气隙式（闭磁路式）自感传感器 ◼ 由电感式可知，变气隙长度式传感器的 线性度差、示值范围窄、自由行程小， 但在小位移下灵敏度很高，常用于小位 移的测量。 1—线圈 2—铁芯 3—衔铁