第二节电感式传器(变躐阻) ●自亮式传感册 ◆气陳型自感传感器 ◆螺管型自感传感器 ◆自感线图的等效电路 ◆测量电路 ●差动变底蛋 ◆结构原理与等效电路 ◆误差因素分析 ◆测量电路 ◆应用 ●电流式传感册
第二节 电感式传感器（变磁阻） ⚫自感式传感器 ◆气隙型自感传感器 ◆螺管型自感传感器 ◆自感线圈的等效电路 ◆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
定义:是一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电 测的装置。 感测量:位移、振动、压力、应变、流量、比重等。 种类:根据转换原理,分自感式和互感式两种; 根据结构型式,分气隙型、面积型和螺管型。 优点: ①结构简单、可靠,测量力小 衔铁为0.5~200×10N时,磁吸力为(1~10)×105N。 ②分辨力高 机械位移:0.1um,甚至更小;角位移:0.1角秒。 输出信号强,电压灵敏度可达数百mV/mm ③重复性好,线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内,输出特性的线性度 较好,且比较稳定 不足:存在交流零位信号,不宜于高频动态测量
定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电 测的装置。 感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比重等。 种类：根据转换原理，分自感式和互感式两种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。 优点： ①结构简单、可靠，测量力小 衔铁为0.5～200×10-5N时，磁吸力为(1~10)×10-5N。 ②分辨力高 机械位移：0.1μm，甚至更小；角位移：0.1角秒。 输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。 ③重复性好，线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度 较好，且比较稳定。 不足：存在交流零位信号，不宜于高频动态测量
旬感式传感器 有气隙型和螺管型两种结构。 (→)乞隙型自蹙陟亮 1、工作原理 组成:线圈1,衔铁3和铁芯2等。 图中点划线表示磁路,磁路中空气隙总长度为l。。 0.51 嘲山; (a)气隙式 (b)变截面式
一 、 自感式传感器 有气隙型和螺管型两种结构。 （一）气隙型自感传感器 1、工作原理 组成：线圈1，衔铁3和铁芯2等。 图中点划线表示磁路，磁路中空气隙总长度为l δ 。 0.5l δ 1 2 3 x (a)气隙式 (b)变截面式
N 由磁路基本知识知,线圈自感为 R N:线圈匝数;Rn:磁路总磁阻(铁芯与衔铁磁阻和空气隙磁阻) 气隙式自感传感器,因为气隙较小(l为0.1~1mm),所 以,认为气隙磁场是均匀的,若忽略磁路铁损,则磁 路总磁阻为 1151252/o 铁芯磁路总长;l2:衔铁的磁路长;S:隙磁通截面积 S:铁芯横截面积;S2:衔铁横截面积;μ1:铁芯磁导率; 衔铁磁导率;4:真空磁导率,=4兀×10H/m; 空气隙总长 2 R 41S1 22
N：线圈匝数；Rm：磁路总磁阻(铁芯与衔铁磁阻和空气隙磁阻) 气隙式自感传感器，因为气隙较小(l δ为0.1～1mm)，所 以，认为气隙磁场是均匀的，若忽略磁路铁损，则磁 路总磁阻为 l 1：铁芯磁路总长；l 2：衔铁的磁路长；S：隙磁通截面积； S1：铁芯横截面积；S2：衔铁横截面积；μ1：铁芯磁导率； μ2：衔铁磁导率；μ0：真空磁导率，μ0=4π×10-7H／m； l δ：空气隙总长。 Rm N L 2 = S l S l S l Rm 2 2 0 2 1 1 1 = + + 由磁路基本知识知，线圈自感为 = = + + S l S l S l N R N L m 2 2 0 2 1 1 2 1 2
由于自感传感器的铁芯一般在非饱和状态下,其磁导 率远大于空气的磁导率,因此铁芯磁阻远较气隙磁阻 小,所以上式可简化为 N2∠nS L 可见,白感L是气隙截面积和长度的函数,即L=八(S5) 如果S保持不变,则L为的单值函数,构成变隙式自感 传感器;若保持l不变,使S随位移变化,则构成变截 面式自感传感器。其特性曲线如图。 p=U)为非线性关系。当=0时,LL 为∞,考虑导磁体的磁阻,当l=0 时,并不等于∞,而具有一定的数 Lf (s 值,在较小时其特性曲线如图中虚 线所示。如上下移动衔铁使面积改 变,从而改变L值时,则L=S的特 L=f (ls 性曲线为一直线。 S
由于自感传感器的铁芯一般在非饱和状态下，其磁导 率远大于空气的磁导率，因此铁芯磁阻远较气隙磁阻 小，所以上式可简化为 l N S L 0 2 = 可见，自感L是气隙截面积和长度的函数，即L＝f(S,l δ ) 如果S保持不变，则L为l δ的单值函数，构成变隙式自感 传感器；若保持l δ不变，使S随位移变化，则构成变截 面式自感传感器。其特性曲线如图。 L=f（S） L=f（l δ） l δ L S L=f(l δ )为非线性关系。当l δ ＝0时，L 为∞，考虑导磁体的磁阻，当l δ ＝0 时，并不等于∞，而具有一定的数 值，在l δ较小时其特性曲线如图中虚 线所示。如上下移动衔铁使面积S改 变，从而改变L值时,则L＝f(S)的特 性曲线为一直线