第3章-常用傳感器-2

第四節(jié)電感式傳感器原理電感式傳感器最基本原理是電磁感應原理。

被測物理量的變化傳感器自感系數L互感系數M的變化電路電壓電流位移振動壓力流量比重電感傳感器優(yōu)點：靈敏度高，分辨力高，位移：0.01m，角度：0.1’；精度高，線性特性好，非線性誤差：0.05%0.1%；性能穩(wěn)定，重復性好；工作可靠，壽命長；能實現信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制等。電感式傳感器分類變磁阻式傳感器—自感型差動變壓器式傳感器—互感型渦流式傳感器—自感型和互感型都有高頻反射式—自感型低頻透射式—互感型§3-4-1變磁阻式傳感器一、工作原理及分類

將被測對象的微小變化(x)

電感的變化(L)傳感器運動部分與銜鐵相連，測物理量時，運動部分位移

銜鐵位移

氣隙厚度變化

線圈自感系數L變化

若很小，且不考慮磁路鐵損，則

根據電工學：線圈中的電感量li

各導磁體長度

空氣隙間隙i

各導磁體相對導磁率

0

空氣隙導磁系數A

i

各導磁體截面積A

空氣隙截面積因為

鐵芯、

銜鐵>>

氣隙，所以，R鐵芯+R銜鐵<<R氣隙

電感傳感器的三種型式

氣隙變化型—變氣隙的間隙

面積變化型—變氣隙的截面積A螺管型—變銜鐵與線圈重合長度二、電感傳感器的分類比較差動型式為了增加靈敏度，改善線性，往往做成差動式的。差動優(yōu)點：（1）.大大的改善了線性，減小線性誤差；（2）.使靈敏度提高一倍。

三、應用電感式位移測量傳感器應用二壓力測量應用三加速度測量液面高度測量§3-4-2渦流式傳感器渦流成塊的金屬物體置于變化著的磁場中，或者在磁場中運動時，在金屬導體中會感應出一圈圈自相閉合的電流，這就是渦流。

高頻反射式渦流傳感器—自感型低頻透射式渦流傳感器—互感型根據激勵頻率不同分為一、高頻反射式渦流傳感器

線圈上通交變高頻電流線圈產生高頻交變磁場產生高頻交變渦流渦流產生反磁場阻礙線圈電流交換作用等效于L或阻抗的改變二、低頻透射式渦流傳感器

UL1

同頻交變電流

產生一交變磁場

磁力線切割M

產生渦流i

到達L2的磁力線減少（無M時磁力線直接貫穿L2）

E的下降

四、渦流傳感器的應用

位移x的變化

電量的變化可做成位移、振幅、厚度等傳感器電導率的變化

電量的變化可做成表面溫度、電解質濃度、材質判別等磁導率的變化

電量的變化可做成應力、硬度等傳感器x、、的綜合影響可做成材料探傷裝置

1、位移測量

渦流位移計

2、振幅測量

渦流振幅計

3、厚度測量4、轉速測量

渦流轉速計

5、渦流探傷儀

探測金屬材料的表面裂紋、熱處理裂紋及焊縫裂紋

6、溫度測量

=0[1+(t-t0)]保持其它條件不變，則t變化

變化

輸出電壓變化

可測鋼材壓延時壓滾溫度，液、氣態(tài)介質溫度，且測溫時有一個很大的特點是熱慣性?。s0.001s），動態(tài)響應好，能做快速測溫工作。

7、自動控制中工件是否到位等的檢測

接近開關

接近開關應用實例一接近開關應用實例二§3-4-3差動變壓器式傳感器互感原理差動變壓器本身是變壓器，利用互感原理，所以也稱互感傳感器。

互感現象：線圈W1輸入電流i1，W2產生感應電勢e12

一、工作原理e1

初級線圈的激勵電壓

L21、L22

次級線圈的電感R、L1

初級線圈的電阻和電感R21、R22

次級線圈的電阻M1、M2

初級與次級線圈的互感系數W1

初級線圈的匝數W21、W22

次級線圈的匝數原理推導一在初級線圈中

次級線圈中的感應電勢

感應電勢的有效值原理推導二討論：初始位置，銜鐵處于中間位置

當銜鐵上升L

當銜鐵下降LE2與E21同相

E2與E22同相

二、輸出特性

從理論上講，在銜鐵處于中間位置時輸出電壓應為零，但實際存在零點殘余電壓，它由這樣一些因素引起：兩個次級線圈不對稱初級線圈銅耗電阻的存在導磁體靠近的安裝位置、鐵芯長度等激磁頻率的高低鐵磁材質不均勻線圈間存在分布電容總結傳感元件或傳