浙江大学：《自动检测技术》课程授课教案（PPT课件）第3章 电感式传感器 3.1 自感式传感器

第3章电感式传感器 夏

第3章 电感式传感器

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 本章内容 3.1 自感式传感器 3 差动变压器 A.C. 涡流传感器 2

—传感器与检测技术— 2 1 3.1 自感式传感器 本章内容 3.2 差动变压器 3.3 涡流传感器

浙产大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 原理： 基于电磁感应原理，利用磁场变换引起线圈 的自感量或互感量的变化，把被测的非电量转化 为电感量的一种装置。它们能把输入的物理量， 如位移、振动、力、速度、加速度、扭矩以及流 量等转换为电量

—传感器与检测技术— 3 原理： 基于电磁感应原理，利用磁场变换引起线圈 的自感量或互感量的变化，把被测的非电量转化 为电感量的一种装置。它们能把输入的物理量， 如位移、振动、力、速度、加速度、扭矩以及流 量等转换为电量

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 电感式传感器的种类： ●按照转换方式的不同分 >自感式传感器 >差动变压器（互感式传感器） >涡流传感器 >压磁式传感器 >感应同步器等

—传感器与检测技术— 4 电感式传感器的种类： •按照转换方式的不同分 ➢自感式传感器 ➢差动变压器（互感式传感器） ➢涡流传感器 ➢压磁式传感器 ➢感应同步器等

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 。根据结构形式不同分： >气隙式 >螺线管式。 。根据改变的参数不同分： >变气隙厚度式 >变气隙面积式 >变铁芯导磁率式

—传感器与检测技术— 5 • 根据结构形式不同分： ➢气隙式 ➢螺线管式 。 • 根据改变的参数不同分： ➢变气隙厚度式 ➢变气隙面积式 ➢变铁芯导磁率式

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 电感式传感器优点： 结构简单、工作可靠、寿命长；灵敏度高、分辨率高： 测量精度高、线性好；性能稳定、重复性好；输出阻抗小、 输出功率大；不受环境湿度和其他污染物的影响，适合在恶 劣环境中工作。 ■电感传感器的缺点： 频率低、动态响应慢，不宜做快速动态测量；存在交流 零位信号；要求附加电源的频率和幅值的稳定度高；其灵敏 度、线性度和测量范围相互制约，测量范围越大，灵敏度越 低

—传感器与检测技术— 6 ◼ 电感式传感器优点： 结构简单、工作可靠、寿命长；灵敏度高、分辨率高； 测量精度高、线性好；性能稳定、重复性好；输出阻抗小、 输出功率大；不受环境湿度和其他污染物的影响，适合在恶 劣环境中工作。 ◼ 电感传感器的缺点： 频率低、动态响应慢，不宜做快速动态测量；存在交流 零位信号；要求附加电源的频率和幅值的稳定度高；其灵敏 度、线性度和测量范围相互制约，测量范围越大，灵敏度越 低

洲沪大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 3.1自感式传感器 电压 。原理： 被测变量 自感变化 /电流 衔铁产生位移 气隙厚度或铁芯 空气隙磁通的 与衔铁的覆盖面积 →截面积发生变化 线 圈 铁 芯 S图 (a 铁 (b) (c)

—传感器与检测技术— 7 3.1 自感式传感器 • 原理： 被测变量 自感变化 电压 /电流 衔铁产生位移 气隙厚度或铁芯 与衔铁的覆盖面积 空气隙磁通的 截面积发生变化 铁 芯 线 圈 衔 铁

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 ★ 机械工业出版杜 http://www.cmpbook.com 100 Q 220V 36V 50Hz 气隙变小，电感变大，电流变小 8

—传感器与检测技术— 8 气隙变小，电感变大，电流变小

洲汁大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 线圈的电感为 N2 (3.1.3) R。=R+R,=∑ +26 4,S4S (3.1.4) 其中 R=4+马 Rs=20 41S142S2 HoS 将式（3.1.4)代入式(3.1.3)，得 N2 L= (3.1.5) 12δ 4,S,4S

—传感器与检测技术— 9 线圈的电感为 （3.1.3） （3.1.4） 其中 Rm N L 2 = S S l R R R i i i m F 0 2    = +  =  + 2 2 2 1 1 1 S l S l RF   = + S R 0 2    = 将式（3.1.4）代入式（3.1.3），得 （3.1.5）  + = S S l N L i i i 0 2 2   

浙沪大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 当铁芯的结构和材料确定之后 L=f(6,S) ● 如果保持S不变，则L为δ的单值函数，可构成变气隙 型自感传感器； ·如果保持δ不变，使S随位移而变，则可构成变截面型 自感传感器。 。若如图3.1.1(c)所示，线圈中放入圆柱形衔铁，当衔 铁做上下位移，自感量将做相应变化，这就可构成螺 线管型自感传感器。 ·利用某些铁磁材料的压磁效应改变铁芯的磁导率，则 可构成压磁式传感器

—传感器与检测技术— 10 • 如果保持S不变，则L为δ的单值函数，可构成变气隙 型自感传感器； • 如果保持δ不变，使S随位移而变，则可构成变截面型 自感传感器。 • 若如图3.1.1(c)所示，线圈中放入圆柱形衔铁，当衔 铁做上下位移，自感量将做相应变化，这就可构成螺 线管型自感传感器。 • 利用某些铁磁材料的压磁效应改变铁芯的磁导率，则 可构成压磁式传感器。 当铁芯的结构和材料确定之后 L = f ( , S)