第三章 电感式传感器 本章学习自感式传感器和差 动变压器的结构、工作原理、测 量电路以及他们的应用，掌握一 次仪表的相关知识。 2023/7116
2023/7/16 1 本章学习自感式传感器和差 动变压器的结构、工作原理、测 量电路以及他们的应用，掌握一 次仪表的相关知识。 第三章 电感式传感器
第一节 自感式传感器 先看一个实验： 将一只380V交流接触器线圈与交流 毫安表串联后，接到机床用控制变压器 的36V交流电压源上，如图4-1所示。这 时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢 慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往 下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减 小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于 零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。 20237116
2023/7/16 2 第一节 自感式传感器 先看一个实验： 将一只380V交流接触器线圈与交流 毫安表串联后，接到机床用控制变压器 的36V交流电压源上，如图4-1所示。这 时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢 慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往 下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减 小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于 零时，毫安表的读数只剩下十几毫安
电感传感器的基本工作原理演示 准备工作 2 2023/7/16
2023/7/16 3 电感传感器的基本工作原理演示 F 220V 准备工作
电感传感器的基本工作原理演示 机械工业出版杜 http://www.cmpbook.com 220V 36V 50Hz 气隙变小，电感变大，电流变小 2023/7/16
2023/7/16 4 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
电感传感器的基本工作原理 当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻R也 较大，线圈的电感量L和感抗X,较小，所以 电流较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电 感变大，电流减小。 UUU I= ZX,2πL 2023/7/16
2023/7/16 5 电感传感器的基本工作原理 当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也 较大，线圈的电感量L和感抗XL 较小，所以 电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电 感变大，电流减小。 (3 1) 2 L U U U I Z X fL = = −
自感式电感传感器常见的形式 7777 a) b) c) 变隙式 变截面式 螺线管式 2023/7/16
2023/7/16 6 自感式电感传感器常见的形式 变隙式 变截面式 螺线管式
电感量计算公式： N244 2δ N线圈匝数；A:气隙的有效截面积； 4o:真空磁导率；6：气隙厚度。 请分析电感量L与气隙厚度δ及气隙的有效截 面积4之间的关系，并讨论有关线性度的问题。 2023/7116
2023/7/16 7 电感量计算公式 ： 请分析电感量L与气隙厚度及气隙的有效截 面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。 2 0 2 N A L N：线圈匝数；A ：气隙的有效截面积； 0：真空磁导率； ：气隙厚度
差动电感传感器的特点 在变隙式差动电感传感 器中，当衔铁随被测量移动 而偏离中间位置时，两个线 圈的电感量一个增加， 一个 减小，形成差动形式。 曲线1、2为L,、L,的特性 圃 3为差动特性 L X 7777777 77777717 a) b) 1-差动线圈2-铁心3-衔铁 4-测杆5-工件 请分析：灵敏度、 线性度有何变化 线性区 L 2023/7/16
2023/7/16 8 差动电感传感器的特点 请分析：灵敏度、 线性度有何变化 曲线1、2为L1、L2 的特性， 3为差动特性 在变隙式差动电感传感 器中，当衔铁随被测量移动 而偏离中间位置时，两个线 圈的电感量一个增加，一个 减小，形成差动形式。 1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件
差动式电感传感器的特性 从结构图可以看出，差动式电感传感器 对外界影响，如温度的变化、电源频率的变 化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁 吸力也较小，从而减小了测量误差。 从曲线图可以看出，差动式电感传感器 的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约 为非差动式电感传感器的两倍。 2023/7/16
2023/7/16 9 差动式电感传感器的特性 从曲线图可以看出，差动式电感传感器 的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约 为非差动式电感传感器的两倍。 从结构图可以看出，差动式电感传感器 对外界影响，如温度的变化、电源频率的变 化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁 吸力也较小，从而减小了测量误差
测量转换电路 测量转换电路的作用是将电感量的变化 转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示 出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电 路，则只能判别位移的大小，却无法判别输 出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一 个能判别相位的检波电路，则不但可以反映 位移的大小（的幅值），还可以反映位移的 方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检 波电路。 2023/7116
2023/7/16 10 测量转换电路 测量转换电路的作用是将电感量的变化 转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示 出来。但若仅采用电桥电路和普通的检波电 路，则只能判别位移的大小，却无法判别输 出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一 个能判别相位的检波电路，则不但可以反映 位移的大小（的幅值），还可以反映位移的 方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检 波电路