《机械工程测试技术》课程PPT教学课件（传感器与检测技术）电感式传感器

子M1949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；学习电涡流传感器的原理及应用，并涉及接近开关的原理、结构、特性参数及应用。2025/6/24

2025/6/24 1 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;学习电涡流传感器的原理及应用，并涉 及接近开关的原理、结构、特性参数及应用

子M1949电感式传感器的工作原理：它是利用电磁感应原理，通过线圈自感或互感的变化，实现非电量电测的一种装置用途及特征：常用来测量位移、振动、转速、厚度等物理量参数；主要特征是具有线圈绕组。优点：具有结构简单、工作可靠、寿命长、使用范围广缺点：存在交流零位信号，不适宜高频动态测量分类：按工作原理分为自感式、互感式和电涡流式三种22025/6/24

2025/6/24 2 电感式传感器的工作原理：它是利用电磁感应原理，通过 线圈自感或互感的变化，实现非电量电测的一种装置。 用途及特征：常用来测量位移、振动、转速、厚度等物理 量参数；主要特征是具有线圈绕组。 优点：具有结构简单、工作可靠、寿命长、使用范围广 缺点：存在交流零位信号，不适宜高频动态测量。 分类：按工作原理分为自感式、互感式和电涡流式三种

子M1949HEZIUNIVERSITY自感式传感器变问隙型自感传感器变面积型电感传感器螺管型电感传感器测量电路差动变压器结构原理与等效电路误差因素分析测量电路应用3电涡流式传感器2025/6/24

2025/6/24 3 ⚫自感式传感器 ◆变间隙型自感传感器 ◆变面积型电感传感器 ◆螺管型电感传感器 ◆测量电路 ⚫差动变压器 ◆结构原理与等效电路 ◆误差因素分析 ◆测量电路 ◆应用 ⚫电涡流式传感器

子M1949HEZIUNIVERSIT类型：变间隙型电传感器变面积型电自感型电感式传感器传感器螺线管型电传感器互感型2025/6/24

2025/6/24 4 类型： 电感式传感器 自感型 互感型 变面积型电 传感器 螺线管型电 传感器 变间隙型电 传感器

子M1949UNIVE第一节自感式电感传感器自感式电感传感器是一种改变自感系数的传感器。可分为变间隙型、变面积型和螺管型。其中变间隙型、变面积型由匝数为N的线圈、铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之间有空气隙8。传感器测量物理量时衔铁的运动部分产生位移，导致线圈的电感值发生变化，根据定义，线圈的电感为N2L:RM式中RM磁阻，它包括铁芯磁阻和空气隙的磁阻，即Li-+RsRM =u,S,52025/6/24

2025/6/24 5 第一节 自感式电感传感器 自感式电感传感器是一种改变自感系数的传感器。可分为变间隙型、 变面积型和螺管型。其中,变间隙型、变面积型由匝数为N的线圈、铁芯 及衔铁组成。在铁芯和衔铁之间有空气隙δ。传感器测量物理量时衔铁 的运动部分产生位移，导致线圈的电感值发生变化，根据定义，线圈的 电感为 M 2 R N L = 式中 RM——磁阻，它包括铁芯磁阻和空气隙的磁阻，即   R S l R i i i M =  +

W1949RM =Z线圈u,S,Z-铁芯u,si铁磁材料各段的磁阻之和，St当铁芯一定时，其值为一定；0l;一各段铁芯长度；各段铁芯的磁导率；ui图S2衔铁12一各段铁芯的截面积；S, -R。一空气隙的磁阻，Rs=2&μoS。62025/6/24

2025/6/24 6 衔铁 线圈 铁芯 I A l 1 S 1 l 2 S2  Usr .   R S l R i i i M =  + ——铁磁材料各段的磁阻之和 ， 当铁芯一定时 ，其值为一定； li ——各段铁芯长度； i ——各段铁芯的磁导率； Si ——各段铁芯的截面积； R  ——空气隙的磁阻 ， R = 2 /0S 。  i i iS l 

子M1949UNI即可得电感为W2L =281;Nu.s.uos因为铁磁材料其磁阻与空气隙磁阻相比较小，计算时可忽略不计，这时有N?uosL =2S由上式可知，当线圈及铁芯一定时，N为常数，如果改变d或S时，L值就会引起相应的变化。电感传感器就是利用这一原理做成的。最常用的是变气隙长度d的电感传感器。由于改变d和S都是使气隙磁阻变化，从而使电感发生变化，所以这种传感器也叫变磁阻式传感器。72025/6/24

2025/6/24 7 即可得电感为 因为铁磁材料其磁阻与空气隙磁阻相比较小，计算时可忽略 不计，这时有  + = S S l W L i i i 0 2 2      2 0 2 N S L = 由上式可知，当线圈及铁芯一定时，N为常数，如果改变d 或S时， L值就会引起相应的变化。电感传感器就是利用这一原理做成的。最常用 的是变气隙长度d 的电感传感器。由于改变d 和S都是使气隙磁阻变化， 从而使电感发生变化，所以这种传感器也叫变磁阻式传感器

子M1949UNIVER第一节自感式电感传感器自感式电感传感器是一种改变自感系数的传感器。可分为变间隙型变面积型。变间隙型、变面积型由线圈、铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之间有空气隙。。R1线圈1，衔铁3和铁芯2(b)变面积型(a)变间隙型82025/6/24

2025/6/24 8 第一节 自感式电感传感器 自感式电感传感器是一种改变自感系数的传感器。可分为变间隙型、 变面积型。变间隙型、变面积型由线圈、铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔 铁之间有空气隙δ。 1 (a)变间隙型 δ 2 3 x (b)变面积型 线圈1，衔铁3和铁芯2

子M1949UNIVERSI电感量计算公式：N?μoAL~28N：线圈匝数：A：气隙的有效截面积真空磁导率；：气隙厚度μo:请分析电感量L与气隙厚度气隙的有效截面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。92025/6/24

2025/6/24 9 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

TW1949UNIVER变间隙式自感传感器线圈铁芯S衔铁S212x→△S→ARm→AL(Z)测出L可确定x。日变做式传必器基本原理一线顾2铁心3街锁10变间隙式自感传感器工作原理动画演示2025/6/24

2025/6/24 变间隙式自感传感器工作原理动画演示 10 变间隙式自感传感器 衔铁 线圈 铁芯 I l A 1 S1 l 2 S2  Usr . 测出 L可确定x。 x Rm L Z  →  →  →  ( )