第四讲电感式传感器 主讲教师：张翰文 )黑龙江广播电视大学
1 第四讲电感式传感器 主讲教师 ： 张翰文
温故知新 1、 电容式传感器的基础知识： 掌握电容式传感器的基本概念、应用场合和 特点，理解其工作过程。 2、几种常见的电容式传感器的结构和工作原理： (1)变极距式(2)变面积式(3)变介电质式 3、电容式传感器的测量转换电路： 目标：△X→△C→△Y即：F→f\V\A 4、电容式传感器的应用： 测位移（线、角）、力、加速度、液位、接近度等 5、体会从任务分析开始的传感器装置设计的一般过 程（课程形式：准备知识→任务情境→结构与 测量转换原理其他拓展应用)。 2
2 1、电容式传感器的基础知识： 掌握电容式传感器的基本概念、应用场合和 特点，理解其工作过程。 2、几种常见的电容式传感器的结构和工作原理： （1）变极距式（2）变面积式（3）变介电质式 3、电容式传感器的测量转换电路： 目标： 即： 4、电容式传感器的应用： 测位移（线、角）、力、加速度、液位、接近度等 5、体会从任务分析开始的传感器装置设计的一般过 程（课程形式：准备知识 任务情境 结构与 测量转换原理 其他拓展应用）。 温 故 知 新
本讲内容提要 1、电感式传感器的基础知识： 掌握电磁感应的基本概念、电感式传感器应用场合和特 点，理解其工作过程。 2、几种常见的电感式传感器的结构和工作原理： 一、三种经典结构可变型自感传感器 (1)变气隙式(2)变面积式(3)螺线管式 二、变压器式传感器（线圈互感） 三、涡流式传感器（应用广泛） 3、电感式传感器的测量转换电路： 目标：△X→△L→△Y即：F→f\V\A 4、电感式传感器的应用： 测位移（线、角）、力、加速度、震动、金属、探伤等 3
3 1、电感式传感器的基础知识： 掌握电磁感应的基本概念、电感式传感器应用场合和特 点，理解其工作过程。 2、几种常见的电感式传感器的结构和工作原理： 一、三种经典结构可变型自感传感器 （1）变气隙式（2）变面积式（3）螺线管式 二、变压器式传感器（线圈互感） 三、涡流式传感器（应用广泛） 3、电感式传感器的测量转换电路： 目标： 即： 4、电感式传感器的应用： 测位移（线、角）、力、加速度、震动、金属、探伤等 本讲内容提要
任务情境：滚柱直径分选装置 要求：设计精密直径测量装置与自动筛选 藏配合筛选不同直径的滚柱工件。 滚柱从滑 滑道 落料振动台 分选仓位 (a)滚柱直径分选装置的实物图
4 任务情境：滚柱直径分选装置 要求：设计精密直径测量装置与自动筛选 藏配合筛选不同直径的滚柱工件
原理设计示意图 测量转换 信号处理 电路 电路 计算机 测微仪 电磁铁 电磁驱动 被测滚柱 衔铁 测杆 机构 滑道 电磁挡板（左右各1个） 电磁翻板分选仓位 -3μm -2um -lum +lμum+2um (b)原理示意图
5 原理设计示意图
一、 电感式传感器的组成 电感式传感器利用电磁感应原理通过衔铁位 移将被测非电量（如位移、压力、流量、振动等 参数)转换成线圈自感系数或互感系数的变化， 进而通过测量电路转换为电压、电流或频率信号 输出。电感式传感器的组成如图4-2所示。 电磁感应 被测的量 衔铁 位移 (位移 流 量、振动等 缕 1自感系数变化 测量电路 U、、f 互感系数变化 输出 电感式传感器 图4-2电感式传感器的组成
6 一、电感式传感器的组成 电感式传感器利用电磁感应原理通过衔铁位 移将被测非电量（如位移、压力、流量、振动等 参数）转换成线圈自感系数或互感系数的变化， 进而通过测量电路转换为电压、电流或频率信号 输出。电感式传感器的组成如图4-2所示。 图4-2 电感式传感器的组成 图4-2 电感式传感器的组成
铁芯（转换元件） 线圈 (转换元件) 衔铁 (敏感元件) 测杆 图4-3滚柱直径分选装置中的电感传感器
图4-3 滚柱直径分选装置中的电感传感器 7
二、自感式传感器 1.自感式传感器的结构 自感式电感传感器主要由铁芯、线圈和衔铁组 成。根据结构的不同，自感式电感传感器分为变隙 式和变面积式两种，螺管式传感器属于变面积式， 与变面积式仅是有不同的结构。 表4-2中列出了几种类型的自感式电感传感器的 性能比较
8 二、自感式传感器 1．自感式传感器的结构 自感式电感传感器主要由铁芯、线圈和衔铁组 成。根据结构的不同，自感式电感传感器分为变隙 式和变面积式两种，螺管式传感器属于变面积式， 与变面积式仅是有不同的结构。 表4-2中列出了几种类型的自感式电感传感器的 性能比较
表4-2自感式电感传感器的性能比较 类型 变隙式 变面积式 螺管式 一线圈 线圈 衔铁 铁芯 铁芯 单一结构 衔铁 位移方向 位移方向 结构 差 动 衔铁 工件 工件
9 类型 变隙式 变面积式 螺管式 结构 单 一 结 构 差 动 结 构 表4-2 自感式电感传感器的性能比较
续表 类型工 变隙式 变面积式 螺管式 气隙导磁 衔铁插入 气隙厚度δ的变 截面积S的变 机 化引起线圈的电感 螺管中的长度 变化 化引起线圈的 变化引起线圈 电感变化 的电感变化 输出非线性，灵 测量范围 能 敏度和非线性都随δ 线性度好，大，线性度好， 的增大而减小，δ通但线性区域小，结构简单，便 点 常取0.1~0.5mm之 灵敏度较低 于制作、集成 间 灵敏度较低 使 只能用于微小位 用于测量 场 移的测量 不常用 大量程的直线 合 位移 10
10 类 型 变隙式 变面积式 螺管式 工 作 机 理 气隙厚度δ的变 化引起线圈的电感 变化 气隙导磁 截面积S的变 化引起线圈的 电感变化 衔铁插入 螺管中的长度 变化引起线圈 的电感变化 性 能 特 点 输出非线性，灵 敏度和非线性都随δ 的增大而减小，δ通 常取0.1~0.5mm之 间 线性度好， 但线性区域小， 灵敏度较低 测量范围 大，线性度好， 结构简单，便 于制作、集成， 灵敏度较低 使 用 场 合 只能用于微小位 移的测量 不常用 用于测量 大量程的直线 位移 续 表