31 自感式传感器.ppt

3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 3.1.6 自感式传感器应用举例 自感式位移传感器 自感式压力传感器 1. 自感式位移传感器 1 传感器引线 2 铁心套筒 3 磁芯 4 电 感 线 圈 5 弹 簧 6 防转件 7 滚 珠 导 轨 8 测 杆 9 密封件 10玛瑙测端 2.自感式压力传感器 变隙式自感压力传感器结构图 变隙差动式电感压力传感器 End the 3.1 * 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 电感式传感器的工作基础：电磁感应 即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量 分为变磁阻式、变压器式、涡流式等 特点： 工作可靠、寿命长 灵敏度高，分辨力高 精度高、线性好 性能稳定、重复性好 3.1.1 工作原理 线圈自感 Ψ——线圈总磁链,单位：韦伯； I——通过线圈的电流，单位：安培； W——线圈的匝数； Rm——磁路总磁阻，单位：1/亨。 a)气隙型 b)截面型 c)螺管型 自感式传感器原理图 根据磁路欧姆定律： l i ——各段导磁体的长度； μi——各段导磁体的磁导率； S i ——各段导磁体的截面积； δ ——空气隙的厚度； μ0 ——真空磁导率 S ——空气隙截面积 变气隙型传感器 变截面型传感器 线圈中放入圆形衔铁 可变自感 螺管型传感器。 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.2 变气隙式自感传感器 通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 L与δ之间是非线性关系 当衔铁处于初始位置时， 初始电感量为 当衔铁上移Δδ时，则 ， 代入式（3.1.6）式并整理得 上式用泰勒级数展开成如下的级数形式 同理，当衔铁随被测物体的初始位置向下移动时，有 对式（3.1.11）（3.1.13）作线性处理，即忽略高次项后可得 灵敏度为 变间隙式自感传感器的测量范围与灵敏度及线性度是相矛盾的， 因此变隙式自感式传感器适用于测量微小位移场合。 为了减小非线形误差，实际中广泛采用差动变隙式电感传感器 差动变隙式电感传感器 1-铁芯； 2-线圈； 3-衔铁 当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2 对上式进行线性处理，即忽略高次项得 灵敏度k0为 （1）差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式传感器的两倍。 （2）单线圈是忽略 以上高次项，差动式是忽略 以上高次项， 因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。 结论： 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 3.1.3 变面积式自感传感器 传感器气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量而变，设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同，则此变面积自感传感器自感L为 灵敏度 变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下， 输入与输出呈线性关系；因此可望得到较大的线性范围。 但是与变气隙式自感传感器相比，其灵敏度降低。 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 3.1.2 变气隙式自感传感器 3.1.3 变面积式自感传感器 3.1.4 螺线管式自感传感器 3.1.5 自感式传感器测量电路 3.1.6 自感式传感器应用举例 3.1.4 螺线管式