差动变隙式电感传感器课件.pptVIP

电感式位移传感器的特点：

自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。自感式位移传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。

在缠绕在铁心上的线圈中通以交变电流i，产生磁通Φm,形成

磁通与电流之间的关系

磁阻Rm在本例中包括三部分，铁芯、衔铁和气隙中的磁阻。

当铁芯的结构和材料确定后，自感L是气隙厚度δ和气隙磁通截面积S的函数。因此自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和螺管型。

变气隙型自感传感器——如果S保持不变，则L为δ的单值函数，可构成变气隙型自感传感器

变面积型自感传感器——如果保持δ不变，使S随位移而变，则可构成变面积型自感传感器；

螺线管型自感传感器——如果在线圈中放入圆柱形衔铁，当衔铁上下移动时，自感量将相应变化，就构成了螺线管型自感传感器。

变气隙式电压传感器的L-δ特性

当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ－Δδ，则0

00

可见：变间隙式电感传感器的线性度差，示值范围窄（测量范围），自由行程小，但在小位移下灵敏度高，，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。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

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（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因此差动式自感式传感器，提高了精度、灵敏度，明显改善了线性度。

气隙长度不变，铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面而改变，从而导致线圈的电感量发生变化。灵敏度低，线性较好，量程较大，使用比较广泛。

衔铁随被测对象移动，线圈磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈电感量也因此而变化。线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。灵敏度较低，量程大，结构简单易于制作和批量生产，是使用最广泛的一种电感式传感器。

电感线圈、衔铁系统在高频电流激励下工作必然存在功率损耗。主要损耗有线圈和铁心。（2）气隙边缘效应的影响

16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和（）（测一）。

16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和（螺管型）。

27、改善电感式位移传感器的性能时需要考虑哪些因素？（测一）

电感线圈、衔铁系统在高频电流激励下工作必然存在功率损耗。主要损耗有线圈和铁心。（2）气隙边缘效应的影响

互感式位移传感器是利用电磁原理，将被测位移量的变化转换为线圈互感系数的变化，这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，故又称变压器式位移传感器。

（二）互感式位移传感器——差动变压器工作原理线圈1为一次侧线圈，线圈2为二次侧线圈，当一次侧通过交流电流时，在二次侧上将产生感应电动势。当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。式中M——互感系数（H)——M的大小与两线圈之间相对位置以及周围介质的导磁能力等因素有关。表明：两线圈之间的耦合程度；

互感位移传感器常采用差动形式，即两个二次线圈采用差动接法，故又称为差动变压器式位移传感器。?差动变压器式位移传感器有变隙式、变面积式和螺管式等。非电量测量中，应用最多的是螺管式差动变压器，它可以测量范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点

(a)、(b)变间隙式差动变压器(c)、(d)螺线管式差动变压器(e)、(f)变截面式差动变压器

差动变压器式位移传感器之螺管式差动变压器位移传感器

螺管式差动变压器位移传感器——传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组——线圈包括一个初级线圈1和2个次级线圈2,3组成，两个次级线圈结构参数完全相同，两个次级线圈2,3反极性串接。

螺管式差动变压器位移传感器当初级线圈输入交流激励电压时，两个二次侧线圈将产生感应电动势E和E由于两个次级线12圈反接，因此传感器的输出电压为两者之差。

螺管式差动变压器位移传感器当铁心偏离零位向上移动时由于磁阻的影响，上面线圈中的磁通将大于下面线圈中的磁通，所以

螺管式差动变压器位移传感器2.工作原理

螺管式差动变压器位移传感器0——差动变压器式传感器输出的电压是交流电压量，如用交流电压表测量，则输出值只能反映铁心位移的大小，而不能反映移动的方向，因此0

螺管式差动变压器位移传感器铁心处于零位时，很难做到E与E在幅值、相位、谐波成分上完全相等，12’0称为零点残余电压。零点残余电压可能造成误差，使后级放大电路饱和。因此应设法消除和减小零点残余电压E00’——产生零点残余电压的原因是由于两个次级线圈的结构不对称，以及初级线圈铜损电阻的存在、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等因素形成的，因此后接电路采用相敏检波电路。这样既能反应铁心位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路

当铁心处于中间位置时，调节电阻Rp可以使零点残余电压减小。～移相器

差动变压器式电感位移传感器测量精度高，分辨力可达0.1μm,性范大，有的能到2