5-4 电感式传感器 _学生

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传感器与传感器技术

传感器与传感器技术传感器与传感器技术一、什么是传感器？传感器是将非电信号（如声波、温度、压力等）转换成电信号的装置。

其基本原理是根据被测试物体的物理量或化学量的变化，将其转换为容易处理的或易于传输的电信号。

传感器是信息采集的第一环节，常被广泛应用于工业自动化控制、环境监测、医疗诊断、生物信息处理等领域。

二、传感器的特点（1）高精度：传感器可以进行微小量的测量，具有极高的精度和稳定性。

（2）多功能：传感器可以测量多种参数，如温度、压力、速度、加速度、力量、角度、位置等多个物理量。

（3）自动化和数字化：传感器可以通过电信号自动地进行信息采集和处理，其数字化输出能够直接送入计算机进行处理。

（4）小型化：传感器的小型化意味着其可以用于空间受限的场合，如迷你机器人、微型医疗器械等。

（5）易于集成：传感器可以与其他设备或系统集成，实现联动，促进智能化。

三、传感器的分类1. 按测量物理量类型分类（1）力学量传感器：用于测量压力、力量、转矩、位移、加速度等力学量。

（2）热学量传感器：用于测量温度、热流量、热导率等热学量。

（3）光学量传感器：用于测量光强、颜色、位置、形状等光学量。

（4）电学量传感器：用于测量电压、电流、电阻、电容等电学量。

（5）化学量传感器：用于测量气体、液体、固体等化学物质的成分、浓度、电位等化学量。

2. 按测量原理分类（1）电阻式传感器：通过测量电阻值变化微小量的大小，来确定被测量电信号的变化。

（2）电容式传感器：通过测量电容值随电信号变化的微小量的大小，来确定被测量物理量的变化。

（3）电感式传感器：通过测量电感值随电信号变化的微小量的大小，来确定被测量物理量的变化。

（4）电势式传感器：通过数量观测放电电势变化是担当物理量变化信息的一种电势式传感器。

（5）功率式传感器：通过测量功率大小来确定被测量信号的变化。

四、传感器的应用1. 工业自动化：工厂生产线中的温度、压力、流量等参数监测和控制。

2. 环境监测：气象、水质、噪声、辐射等物理量的监测。

5-4-.1-机舱常用传感器解析

由于RP的阻值会随温度而变，为保证测量精度，设有一温度补偿电阻 Rt，Rt 与 RP 的材料和阻值相同，当温度 ↑ ， RP↑→Ub↓，Rt↑→Ua↓，因ΔRt=ΔRP，故ΔUb=ΔUa，保持 Uab不变。
应变片式压力传感器可用于测量静态压力和动态压力
（3）电磁感应式压力传感器
原理：压力信号经弹簧管变化位移信号，再经传动放大机构转成电阻信号，经测量电桥变成电压信号。若测量压力↑→弹簧管变形位移↑→扇形齿逆转→滑针顺转 →Rf1↓,Rf2↑→Ua↑,Ub不变→Uab↑。由于弹簧管弹性敏感元件存在弹性滞后效应，因此这种传感器不适用于测量瞬时变化的动态压力，多用于测量压力
敏度，圈数↑→灵敏度↑。
2．吹气式液位传感器
减压阀
节流阀
浮子流量计
差压变送器
切换阀
安全阀
导压管
减压阀1——用来提供稳定的工作气压节流阀2——调整吹气流量，保证导压管的微量气泡逸出浮子式流量计6——用来观察吹气流量导压管7——将液体静压变换成气压后传递至差压变送器切换阀3——用来控制冲洗导压管，以免堵塞安全阀4——保证当有导压管堵塞等故障时，使输入至差
三、液位传感器
1．变浮力式液位传感器原理：液位信号—经浮筒—→浮力信号—经差动变压器
→交流电压信号—经整流→直流电压信号。差动变压器：组成：初级线圈+两个对称
的次级线圈+铁芯
基本原理：初级线圈与次级线圈间的互感系数随铁芯的位置移动而变化。两次级线圈反相串联，当铁芯在中间时，两次级线输出感应电动势相等，U0=U1-U2=0；若铁芯偏离中间位置向上移动时，则U1>U2，U0增大，位移越大，则U0越大。当测量液位处于下限值时，铁芯在中间位置U0=0，当液位↑→浮筒排开液体体积↑→浮力↑→弹簧反力↑→平衡时铁芯上移量一定→U1↑，U2↓→U0↑ 调平衡弹簧的圈数可改变液位测量的灵

传感器电感实训报告书

一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，加深对电感式传感器原理、结构、工作特性的理解，掌握电感式传感器的应用方法，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实训环境1. 实训地点：XX大学传感器实验室2. 实训设备：电感式传感器实验装置、信号发生器、示波器、数字多用表、导线等。

三、实训原理电感式传感器是一种将非电量（如位移、压力、振动等）转换为电信号的传感器。

其基本原理是基于电磁感应现象。

当磁场中的磁通量发生变化时，在闭合回路中会产生感应电动势。

通过测量感应电动势的变化，可以实现对非电量的检测。

四、实训过程1. 认识电感式传感器（1）观察电感式传感器的结构，了解其主要由线圈、铁芯、磁芯等部分组成。

（2）学习电感式传感器的工作原理，理解电磁感应现象在传感器中的应用。

（3）分析电感式传感器的性能指标，如灵敏度、线性度、频率响应等。

2. 搭建实验电路（1）根据实验要求，连接信号发生器、电感式传感器、示波器等实验设备。

（2）调整信号发生器的输出频率和幅度，使其满足实验要求。

（3）观察示波器显示的波形，分析电感式传感器的响应特性。

3. 测量电感式传感器的性能（1）调整传感器与被测物体的距离，观察示波器显示的波形变化，分析传感器的灵敏度。

（2）改变传感器的工作频率，观察示波器显示的波形变化，分析传感器的频率响应。

（3）调整传感器的激励电流，观察示波器显示的波形变化，分析传感器的线性度。

4. 数据处理与分析（1）记录实验数据，包括传感器输出电压、激励电流、工作频率等。

（2）分析实验数据，绘制传感器性能曲线，如灵敏度曲线、频率响应曲线等。

（3）比较实验结果与理论分析，找出误差产生的原因。

五、实训结果1. 通过本次实训，掌握了电感式传感器的原理、结构和工作特性。

2. 学会了搭建电感式传感器实验电路，并能够进行简单的调试。

3. 掌握了电感式传感器的性能测试方法，能够根据实验数据分析传感器的性能。

4. 培养了动手能力和分析问题、解决问题的能力。

项目03 电感式传感器的应用

（1）交流电桥为了提高灵敏度，改善线性度，自感线圈一般接成差动形式，如图（a）所示。Z1、Z2为工作臂，即线圈阻抗，R1、R2为电桥的平衡臂。当衔铁开始偏离中间位置时，Z1≠Z2，电桥输出电压，该电压信号与衔铁的位移成正比。
任务一差动变压器在位移检测中的应用
一、自感式电感传感器
交流电桥
任务一差动变压器在位移检测中的应用
常见的差动变压器
任务一差动变压器在位移检测中的应用
二、差动变压器式电感传感器
1. 工作原理如图所示，当一次线圈加入激励电源后，其二次线圈会产生感应电动势。当衔铁处于中间位置，互感系数相等，两个线圈的互感 M1=M2=M0, U21 =U22 。两个二次绕组反向串联，因而差动变压器输出电压U 0=0，属于平衡位置。当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，互感系数不等，两个线圈的电感一个增加，一个减少，形成差动形式，因此M1、 M2不再相等，经测量电路转换成一定的输出电压值。衔铁移动方向不同，输出电压的相位也不同。
任务二电涡流传感器在转速检测中的应用
二、电涡流传感器的结构和特性
1. 电涡流传感器的结构电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。其结构如图所示，用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封。
电涡流传感器探头结构
1—电涡流线圈2—探头壳体3—壳体上的位置调节螺纹4—印制线路板 5—夹持螺母6—电源指示灯7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头
任务一差动变压器在位移检测中的应用
一、自感式电感传感器
电感式传感器的输出特性 1—实际输出特性2—理想输出特性
任务一差动变压器在位移检测中的应用

传感器技术与应用第2版-部分习题答案

第1章传感器特性习题答案：5.答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。

传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。

人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。

，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。

微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。

17．答：⑴20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。

V0在48.78～67.63mV之间变化。

⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶20。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对（2）得情况来说有很大的改善。

18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。

11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。

因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。

（完整版）传感器习题库

（完整版）传感器习题库课题⼀传感器与检测技术的基础理论1-1 有⼀数字温度计，它的测量范围为-50～+150C ?，精度为0.5级。

求当⽰值分别为-20C ?、+100C ?时的绝对误差及⽰值相对误差。

1-2 欲测240V 电压，要求测量⽰值相对误差不⼤于0.6%±，问选⽤量程为250V电压表，其精度为哪级？若选⽤量程为300V 和500V 电压表，其精度⼜为哪级？1-3 已知待测电压约为80V 左右。

现有两只电压表，⼀只为0.5级，测量范围为0～300V ，另⼀只为1.0级，测量范围为0～100V 。

问选⽤哪⼀只电压表测量较好？为什么？1-4 ⽤⼀台三位数字电⼦温度计测量温度，数字⾯板上显⽰如图1－1所⽰的数值，求该仪表的分辨⼒、被测温度值、⽰值相对误差、满意相对误差。

（提⽰：该三位数字表的量程上限为199.9C ?）1-5 有⼀台测量压⼒的仪表，测量范围为60~10a P ，压⼒p 与仪表输出电压之间的关系为2012o p p U a a a =++式中，2550122,10(10),0.5(10)a a mV mV mV a a a P P ===-，求：1）该仪表的输出特性⽅程。

2）画出输出特性曲线⽰意图（x 轴、y 轴均要标出单位）。

3）该仪表的灵敏度表达式。

4）画出灵敏度曲线图。

5）该仪表的线性度。

1-6 检测系统由哪⼏部分组成？说明各部分的作⽤。

1-7 ⾮电量的电测法有哪些优点？1-8 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采⽤何种测量⽅法？如何进⾏？1-9 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm时，位移测量仪的输图1－1 数字式电⼦温度计⾯板⽰意图出电压由3.5V 减⾄2.5V ，求该仪器的灵敏度。

1-10 某测温系统由以下四个环节组成，各⾃的灵敏度如下：铂电阻温度传感器： C οΩ35.0 电桥：ΩV 01.0放⼤器： 100（放⼤倍数）笔式记录仪： V cm 1.0 求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。

传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器

5-6 解：已知D1=18mm221+p2/，解：已知ξ=0.6，振幅误差小于2%。

若振动体作简谐振动，即当输入信号x 0为正弦波时，可得到频率传递函数为正弦波时，可得到频率传递函数÷÷øöççèæ+÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=02020021)(w w x w w w w w j j x x t 得振幅比2022020021úûùêëé÷÷øöççèæ+úúûùêêëé÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=w w x w w w w j x x t0x x t =1.02时，0w w =3.51；0x x t =0.98时，0w w=1.45因要求0w w>>1，一般取0w w ≥3，所以取0w w ≥3.515-11 已知磁电式振动速度已知磁电式振动速度传感器传感器的固有频率n f =15Hz ，阻尼系数ξ=0.7。

若输入频率为f=45Hz 的简谐振动，求传感器输出的振幅误差为多少？谐振动，求传感器输出的振幅误差为多少？5-12 何谓何谓霍尔效应霍尔效应？利用霍尔效应可进行哪些参数测量？答：当答：当电流电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。

第五讲电感式传感器

Rm为均匀铁芯闭合磁路的磁阻
RM l A
l为磁路长度，μ 为磁导率，A为铁芯面积
磁通量Φ 与线圈参数有如下关系：
RM WI
衔铁
W为线圈的匝数，I为线圈的电流强度，WI称为磁通势
δ Δδ
对于不均匀磁路，如存在铁芯、街铁和气隙的磁路中，总
磁阻可分段叠加计算 RM li iAi
改变磁路长度、通磁面积A均可改变磁阻大小，从而改变磁
电感式传感器电感式接近传感器（金属）
湖北工业大学机械学院
传感器的灵敏度(单位：mV/（m V）)
湖北工业大学机械学院
自感传感器的灵敏度是指传感器结构(测头)和转换电路综合
在一起的总灵敏度。
传感器结构灵敏度kt定义为自感值相对变化与引起这一变化
的衔铁位移之比，即 kt (ΔL /L)/Δx
4
（c）螺管型 4-导杆
线圈的电感为
LW 2
Rm
式中，W为线圈匝数；Rm为磁路总磁阻。
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对于变间隙式电感传感器，若忽略磁路铁损，则总磁阻为
Rm1l1A1 2l2A2
2

0A
式中，l1为铁心磁路长；l2为衔铁磁路长；A1,A2,A为截面积；µ1为铁心磁
导率；µ2为衔铁磁导率；µ0为空气磁导率；δ 为空气隙厚度。
应现象称为互感现象。
21 M21I1
12 M12I2
理论和实验证明：
M12M12M
M:互感系数
r
c1 r

r
1
I1
c2 r
B1
I2
B2
2
分类:
电感式传感器
自感型
互感型
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精品文档-测试技术与传感器(罗志增)-第5章

第5章电感式传感器图 5-10 电压输出型全波整流电路(全波电压输出)
第5章电感式传感器
从图5-10的电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时
电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容
C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为
U 2
以
UU2240；U当68衔。铁当在衔零铁位在以零上位时时，，因因为为
线，虚线为实际特性曲线。
以上分析表明，差动变压器输出电压的大小反映了铁芯位
移的大小，输出电压的极性反映了铁芯运动的方向。
第5章电感式传感器图 5-9 差动变压器输出电压的特性曲线
第5章电感式传感器由图5-9可以看出，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输
出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压。它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压主要是由传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等引起的。零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组成。基波产生的主要原因是传感器的两次级绕组的电气参数、几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等，相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中的感应电势都不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波，其产生的原因是磁性材料磁化曲线的非线性(磁饱和、磁滞)。零点残余电压一般在几十毫伏以下，实际使用时，应设法减小它，否则将会影响传感器的测量结果。
Δ 0
2
Δ 0
3
(5-8)
第5章电感式传感器
由上式可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0的表达式，即
ΔL
L0
Δ 0

《探究传感器的工作原理》导学案

《探究传感器的工作原理》导学案一、学习目标1、理解传感器的定义和作用。

2、掌握常见传感器的工作原理，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。

3、能够分析传感器在实际应用中的工作过程和性能特点。

4、培养对传感器技术的兴趣，提高解决实际问题的能力。

二、学习重点1、各种传感器的工作原理。

2、传感器的性能参数及对测量结果的影响。

三、学习难点1、理解不同类型传感器的工作机制，尤其是涉及到物理、电学等知识的综合运用。

2、如何根据具体的测量需求选择合适的传感器，并对其性能进行评估。

四、知识回顾在开始学习传感器的工作原理之前，让我们先回顾一些与电学和物理相关的知识：1、电阻的定义和计算公式：电阻（R）等于电压（U）除以电流（I），即 R ＝ U ／ I。

2、电容的定义和计算公式：电容（C）等于电荷量（Q）除以电压（U），即 C ＝ Q ／ U ，同时电容与极板的面积、极板间距离以及介质的介电常数有关。

3、电感的定义和计算公式：电感（L）是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量，其大小与线圈的匝数、几何形状以及磁介质有关。

4、光电效应：指在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流。

五、新课导入在我们的日常生活和工业生产中，传感器无处不在。

从智能手机中的重力传感器、光线传感器，到汽车中的压力传感器、速度传感器，再到工业自动化中的温度传感器、湿度传感器等等，传感器发挥着至关重要的作用。

那么，传感器到底是如何工作的呢？这就是我们本节课要探究的内容。

六、传感器的定义与作用（一）定义传感器是一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

（二）作用传感器的主要作用是获取信息，并将其转换为易于处理和传输的电信号。

它就像是人类的感觉器官，能够感知外界的各种物理量、化学量和生物量等，并将这些非电量信号转换成电信号，为后续的测量、控制和决策提供依据。

七、常见传感器的工作原理（一）电阻式传感器1、原理电阻式传感器是将被测量的变化转化为电阻值的变化。

电感式传感器习题及解答

^第5章电感式传感器一、单项选择题1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。

A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。

A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化|C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态3、下列说法正确的是（）。

A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。

B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。

C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。

D. 相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。

4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。

—A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。

A．直流电桥 B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路6、通常用差动变压器传感器测量（）。

【A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。

A．直流电桥 B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路二、多项选择题1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。

A. 提高很多倍B. 提高一倍—C. 降低一倍D. 降低许多倍2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。

A位移 B振动 C压力 D流量 E比重3、零点残余电压产生的原因是（）A传感器的两次级绕组的电气参数不同B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称C磁性材料磁化曲线的非线性D环境温度的升高#4、下列哪些是电感式传感器（）A．差动式 B.变压式 C.压磁式 D.感应同步器三、填空题1、电感式传感器是建立在基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为或的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

5-4 压电式传感器的应用

q' =2q； U'=U； C'=2C 图5-22（b）为串联形式，正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板，而中间的极板上产生的负电荷与下片产生的正电荷相互抵消。从图中可知，输出的总电荷 q' 等于单片电荷 q ，而输出电压 U'为单片电压 U 的二倍，总电容 C' 为单片电容 C 的一半，即
当膜片 5 受到压力 P 作用后，则在压电晶片上产生电荷。在一个压电片
上所产生的电荷 q 为
q=d11F=d11SP
式中 F——作用于压电片上的力；
(5-42)
d11——压电系数； P ——压强，P=F/S；
S ——膜片的有效面积。
测压传感器的输入量为压力 P，如果传感器只由一个压电晶片组成，则根据灵敏度的定义有：
第五章习题
5.7 .分析压电式加速度计的频率响应特性。若测量电路的总电容 C= 1 000 pF，总电阻 R= 500 MΩ,传感器机械系统固有频率 f0=30 kHz，相对阻尼系数ξ=0.5，求幅值误差小于 2 %时，其使用的频率范围。
5.8.用石英晶体加速度计测量机器的振动,已知加速度计的灵敏度为 5 pC/g （g为重力加速度，g＝9.8 m/s2），电荷放大器灵敏度为 50 mV/pC，当机器达到最大加速度时，相应输出幅值电压为2V。试计算机器的振动加速度。
1
0

1

0
2 2

2

0
2
（5-35）（5-36）
§5-4 压电式传感器的应用
相频特性

arctan
2

0

第五章电感式传感器.ppt

RLu2 n1(R 2RL )
传感器衔铁下移
uL

RLu2 n1(R 2RL )
2019/11/15
39
（3）波形图
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相敏检波电路波形图
40
差动变压器式传感器的应用
差动变压器不仅可以直接用于位移测量，而且还可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、压力、张力、比重和厚度等。
变压器式交流电桥电路图
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15
分析
设O点为电位参考点，根据电路的基本分析方法，可得到电桥输出电压为

Uo

UAB

VA VB
( Z1 Z1 Z2
1 2)U2
当传感器的活动铁芯处于初始平衡位置时，两线圈的电感相等，阻抗也相等，即，其中表示活动铁芯处于初始平衡位置时每一个线圈的阻抗。
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3
内容
1 基本工作原理 2 自感式传感器的测量电路 3 自感式传感器应用
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4
电感传感器的基本工作原理演示
F
气隙变小，电感变大，电流变小
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5
3.1.1 基本工作原理
线圈的自感量等于线圈中通入单位电流所产生的磁链数，即线圈的自感系数
在非电量测量中，应用最多的是螺线管式的差动变压器，它可以测量1～100mm范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵
基本工作原理
变隙式差动变压器原理图
螺线管式差动变压器原理图
2019/11/15
32
输出特性
当铁芯位于中心位置，输出电压压称为U2零并点不残等余于电零压，这。个它电的存在使传感器的输出特性曲线不经过零点，造成实际特性和理论特性不完全一致。零点残余电压使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，它的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。

传感器原理及工程应用(第五版)电感式传感器

电感式传感器
3
图4-1 自感式传感器结构原理图
电感式传感器

4
根据对电感的定义，线圈中的电感量可由下式确定：
式中：Ψ——线圈总磁链； I——通过线圈的电流； W——线圈的匝数； Φ——穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律，得
(4-1)
式中，Rm为磁路总磁阻。
(4-2)
电感式传感器
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对于变隙式传感器，因为气隙很小，所以可以认为气隙中的磁场是均匀的。若忽略磁路磁损，则磁路总磁阻为
式中：μ1——铁芯材料的导磁率； μ2——衔铁材料的导磁率； l1——磁通通过铁芯的长度； l2——磁通通过衔铁的长度； A1——铁芯的截面积； A2——衔铁的截面积； μ0——空气的导磁率； A0——气隙的截面积； δ——气隙的厚度。
(4-3)
电感式传感器
6
通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻，即
电感式传感器
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螺线管式电感传感器与前两种电感传感器相比较，变气
隙式灵敏度最高，螺线管式灵敏度最低。变气隙式非线性严
重，为了限制非线性，示值范围只能较小，它的自由行程受
铁芯限制，制造装配困难。变面积式和螺线管式的优点是具
有较好的线性，因而示值范围可取大些，自由行程可根据需
要，制造装配也较方便，螺线管式批量生产中的互换性好。
电感式传感器
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将
ΔL
2L0
Δ 0
代入式(4-20)得
电桥输出电压与Δδ成正比关系。图4-8所示电路为变压器式交流电桥测量电路，电桥两
臂Z1、Z2分别为传感器两线圈的阻抗，另外两桥臂分别为电源变压器的两次级线圈，其阻抗为次级线圈总阻抗的一半。当负载阻抗为无穷大时，桥路输出电压为