第3章电感式传感器2复习课程.ppt

第四节 电感式传感器 定义：是将被测参数（如位移等）转换成电感量变化的一种传感器。 它基于电磁感应原理。;电感式传感器 ;分类： 1、自感式： 变磁阻式（可变间隙式、可变截面式、螺管式、差动式）； 涡流式。 2、互感式：差动变压器式。;2．工作原理 1）椤茨定律： （1） ;2）磁路欧姆定律： ;由（3）式知： 当 W 一定时，L 与 Rm 一对应，成反比; 只要改变 Rm 的大小，就能改变 L。;再由磁阻定律知：;将（4）式代入（3）式得： ;工作原理： 改变δ 、A0或同时改变A0、δ，就能将被测参量的变化转换成电感量的变化。 输出特性曲线：;变隙式电压传感器的L-δ特性;3．特点 1）可变间隙式的特点： （1）灵敏度高 由;（2）量程窄，适于较小位移的测量。如位移为0.001~1mm。 （3）衔铁自由行程小，制造装配困难。;2）可变截面式的特点： （1）灵敏度低，因;3）单螺管式 ;4）差动式;输出与输入的关系： ;（二）涡电流式电感传感器 1．结构： 由线圈 激磁电源 等组成。 涡电流;2．工作原理 1）涡电流效应，由电磁感应定律：;当W、i一定时，;3．特点 1）非接触，连续测量； 2）灵敏度小，线性范围宽0~1500μm，分辨率1μm ； 3）结构简单，使用方便，不受油污等介质的影响。;4．应用 ① 由L=f（δ）的关系可知，改变δ，可用于位移、振动的测量，0~1500μm ，分辨率可达1μm 。 ② 由L=f（t ）的关系，可作尺寸、厚度、热膨胀系数测量。;③ 由L=f（ρ）和L=f（μ）的关系，可作表面温度、材料判别、金属应力、硬度、探伤测量。 例1、液位监控系统； 例2、运动轨迹测定（速度-振幅特性）。 ;（三）电感测量电路 1．电桥； 2．分压式调幅电路；;被测参数的变化→电感量的变化 → 分压式调幅电路 → 电压（V）幅值变化 → 被测参数的大小与V的幅值关系曲线。;3．调频电路：; 被测参数变化→电感量变化→ L与C构成振荡器→f（频率）→ 鉴频器 → F/V转换→电压输出。; ;2．工作原理 1）互感现象 由电磁感应定律知： u12 = - M di/dt 式中，M —互感系数。 ;M（互感系数）： 与两线围的相对位置（χ）和周围介质导磁能力（Rm）等因素有关，表示两线圈耦合的程度，即： M = f(χ、Rm） （7）;由M = f(χ、Rm）式可知： 当di/dt一定时，可通过改变χ、Rm，来实现将位移转换为互感（M）的变化。 ;因此，通过衔铁可将位移量转换的线圈互感的变化，再通过测量u12，可确定位移的大小。 △χ→ △M → u12;差动变压器式传感器;振荡器;3．差动变压器式的“特点” 1）可判别方向： χ=0，u1=u2，u1-u2=0 →中心 χ>0，u1>u2，u1-u2>0 →右移 χ<0，u1<u2，u1-u2<0 →左移;2）灵敏度提高一倍，分辨率0.1 μm 。 3）线性改善，测量范围宽100μm 。 4）使用方便，易实现力、压力、流量等参数。 ;4．应用 广泛用于直线位移或可以转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。 举例：;超高温涡流 位移传感器 ;i1