第3章电容式传感器第4章电感式传感器
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第4章 电感式传感器
本章知识点（技能点）： 1．电感式传感器的分类 2．各类电感式传感器的结构、工作原理和特点 3．电感式传感器的测量电路 4．Hale Waihona Puke Baidu感式传感器的应用
4.1电感式传感器的分类
电感式传感器的原理基于电磁感应效应，可将被测位移（或可以转换为位移的机械量）转变为自感系数或互感系数的变化，再经过适当的转换电路，转换为电信号输出。电感式传感器的种类有很多，根据转换原理的不同，分为自感式和互感式两种。自感式传感器主要有变气隙式（开磁路型）和螺管式（闭磁路型）两种，互感式传感器主要有差动变压器式。
4.2变气隙式自感传感器
4.2.1 变气隙式自感传感器
任何外界被测量只要通过改变空气隙厚度或面积，就能改变线圈的自感系数，从而形成变气隙厚度式和变气隙截面积式自感传感器。
4.2.2 螺管式自感传感器
(a) (b) (c) 图4-4 双螺管线圈差动型传感器 (a) 结构原理图 (b) 测量电桥电路 (c) 输出特性 1-测杆2-衔铁3-线圈
先导案例：电容式接近开关
3.1 电容式传感器的工作原理
3.1.1 变极板间距型电容传感器
3.1.2 变有效面积型电容传感器
3.3.3 变极板间介质型电容传感器
3.2 电容传感器的测量电路
3.2.1 电桥电路
3.2.2 谐振电路
3.2.3 调频电路 传感器的电容器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量使电容量发生变化时，振荡器的振荡频率将发生变化，频率的变化经过鉴频器转换为电压的变化，经过放大处理后输入显示或记录等仪器。 3.2.4 运算放大器电路
4.3 差动变压器式电感传感器
图4-5 差动变压器 （a）结构原理图（b）等效电路（c）输出特性曲线
W
W1
W2
W
4.4 电感式传感器的应用
4.4.1 电感式微位移传感器
电感式位移传感器原理框图
4.4.2 差动变压器式力传感器
差动变压器式力传感器结构原理图 1-上部 2-变形部 3-下部 4-铁芯 5-差动变压器线圈
u0
Cx
C0
uy
3.3 电容式传感器的应用
电容式加速度传感器
电容式测厚仪
3.4 电容式传感器的使用注意事项
（1）电容式传感器易受外界电场的干扰，这样，就要求采用阻抗高，噪声低的前置放大器，引出线应尽量短，采用屏蔽线，并与壳体及可动电极应有可靠的接地。 （2）正确选择极板材料。在选择传感器尺寸和材料时应考虑温度的影响。 （3）环境温度误差的补偿。应尽量选取温度系数小和稳定的材料；为减小介电常数误差，应选择温度系数低的材料作极板；另外，在实际应用中可采用补偿电桥以抵消介电常数随温度的变化引起的误差。
4.4.3 电感式微压力变送器
电感式微压力变送器 1-接头 2-膜盒 3-底座 4-线路板 5-差动变压器 6-衔铁 7-罩壳 8-插头 9-通孔
4.4.4电感式大位移传感器
本章知识点（技能点）： 1．电感式传感器的分类 2．各类电感式传感器的结构、工作原理和特点 3．电感式传感器的测量电路 4．Hale Waihona Puke Baidu感式传感器的应用
4.1电感式传感器的分类
电感式传感器的原理基于电磁感应效应，可将被测位移（或可以转换为位移的机械量）转变为自感系数或互感系数的变化，再经过适当的转换电路，转换为电信号输出。电感式传感器的种类有很多，根据转换原理的不同，分为自感式和互感式两种。自感式传感器主要有变气隙式（开磁路型）和螺管式（闭磁路型）两种，互感式传感器主要有差动变压器式。
4.2变气隙式自感传感器
4.2.1 变气隙式自感传感器
任何外界被测量只要通过改变空气隙厚度或面积，就能改变线圈的自感系数，从而形成变气隙厚度式和变气隙截面积式自感传感器。
4.2.2 螺管式自感传感器
(a) (b) (c) 图4-4 双螺管线圈差动型传感器 (a) 结构原理图 (b) 测量电桥电路 (c) 输出特性 1-测杆2-衔铁3-线圈
先导案例：电容式接近开关
3.1 电容式传感器的工作原理
3.1.1 变极板间距型电容传感器
3.1.2 变有效面积型电容传感器
3.3.3 变极板间介质型电容传感器
3.2 电容传感器的测量电路
3.2.1 电桥电路
3.2.2 谐振电路
3.2.3 调频电路 传感器的电容器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量使电容量发生变化时，振荡器的振荡频率将发生变化，频率的变化经过鉴频器转换为电压的变化，经过放大处理后输入显示或记录等仪器。 3.2.4 运算放大器电路
4.3 差动变压器式电感传感器
图4-5 差动变压器 （a）结构原理图（b）等效电路（c）输出特性曲线
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4.4 电感式传感器的应用
4.4.1 电感式微位移传感器
电感式位移传感器原理框图
4.4.2 差动变压器式力传感器
差动变压器式力传感器结构原理图 1-上部 2-变形部 3-下部 4-铁芯 5-差动变压器线圈
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3.3 电容式传感器的应用
电容式加速度传感器
电容式测厚仪
3.4 电容式传感器的使用注意事项
（1）电容式传感器易受外界电场的干扰，这样，就要求采用阻抗高，噪声低的前置放大器，引出线应尽量短，采用屏蔽线，并与壳体及可动电极应有可靠的接地。 （2）正确选择极板材料。在选择传感器尺寸和材料时应考虑温度的影响。 （3）环境温度误差的补偿。应尽量选取温度系数小和稳定的材料；为减小介电常数误差，应选择温度系数低的材料作极板；另外，在实际应用中可采用补偿电桥以抵消介电常数随温度的变化引起的误差。
4.4.3 电感式微压力变送器
电感式微压力变送器 1-接头 2-膜盒 3-底座 4-线路板 5-差动变压器 6-衔铁 7-罩壳 8-插头 9-通孔
4.4.4电感式大位移传感器