第六章 磁电式传感器 PPT课件
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6
变面积式自感传感器：
铁芯 衔铁
线圈
δ
L N 2S0 2
变面积式自感传感器结构
灵敏度为： k dL N20 dS 2
由于漏感等原因，其线性区范围较小，灵敏度也较低， 因此，在工业中应用得不多。
7
螺管式自感传感器：
传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起 螺管线圈电感量的变化。
对于长螺管线圈l>>r，当衔铁工作在螺管的中部时， 可以认为线圈内磁场强度是均匀的，线圈电感量L与衔铁的 插入深度l大致上成正比。
10
电涡流式传感器的应用电路
1.电磁炉 ▪ 电磁炉是我们日常生活中必备的家用电器之一，
涡流传感器是其核心器件之一，高频电流通过 励磁线圈，产生交变磁场；在铁质锅底会产生 无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅内的 食物。
11
电磁炉工作示意图
电磁炉内部励磁线圈
12
5.测厚（低频透射式涡流厚度传感器）
17
11 加速度传感器
1 －悬臂梁（弹性体）； 2 －差动变压器
F=ma F=kDx Dx=ma/k
移动的距离与加速度成正比。因此,在变压器一次绕组加
励磁Ui,在二次绕阻有U0输出。对U0放大,相敏检波、低通
滤波,可得与加速度大小、方向对应的直流电压信号。
18
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
第六章 电感式传感器
1
概述
电感式传感器的定义 ➢利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈
自感系数 L或互感系数 M的变化，再由测
量电路转换为电压或电流的变化量输出，这 种装置称为电感式传感器。
被测非电量 电磁 自感系数L 测量 U、I、f 感应 互感系数M 电路
2
1 自感式传感器
自感式传感器的结构 ➢ 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁
20
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
19
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
l 衔铁
x
线圈
Leabharlann Baidu螺管型电感传感器
这种传感器结构简单，制作容易，灵敏度较低，适用 于测量较大的位移量。
8
2ra r
3 电涡流式传感器
电涡流式传感器的工作原理
➢根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置 于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的 感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象 称为涡流效应。
➢电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、 温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变 化从而进行非电量电测的。
➢ 在金属板的上下方分别设有发射传感器线圈L1和接收传感 器线圈L2，L1加低频电压U1时，L1上产生交变磁通。
• 无金属板时，磁通直接耦合至L2 ，L2产生感应电压；
• 如果金属板放置两线圈之间，线圈L1在金属板中产生电涡流，磁场能量
受到损耗，使达到L2的磁通减弱，最终使L2上感应电动势减弱。
• 金属板越厚，涡流磁能损失越多，下线圈L2上感应电动势输出U2越小。
化。因此变磁阻式传感器又可分为变气隙 厚
度的传感器和变气隙面积S的传感器。
5
➢当铁芯的结构和材料确定后，自感L是气隙厚
度 和气隙磁通截面积S的函数，即 Lf(,S) 。
➢如果S保持不变，则L为 的单值函数，可
构成变气隙型自感传感器；如果保持 不 变，使S随位移而变，则可构成变截面型自 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。
自感式传感器的工作原理示意图
4
线圈 铁心
衔铁 ⊿δ
变气隙式自感传感器结构
δ
由于 Nm LI,
Fm
NI,m
Fm Rm
可得： L N 2
Rm
磁路的总磁阻可表示为：
Rm
li 2 iSi 0S
近似计算出线圈的电感量为：
L N 2S0 2
当线圈匝数N为常数时，电感L仅仅是磁路
中磁阻的函数，只要改变 或S均可导致电感变
➢ 当厚度变化 △δ时, 输出电压 = 2U±△U ,可将△U放大输出显示带材厚
度变化。 实际应用时，给定厚度δ ，当厚度变化时与厚度变化值△δ的代 数和就是被测带材厚度。
电涡流金属板、带材厚度测量
14
7
15
第9题 变气隙式电感测微仪
16
工作原理
▪ 当被测物体的高度变化时，测杆带动可动 铁芯移动，导致可动铁芯与衔铁之间的距 离发生变化，从而使电感发生变化，使测 量电路的指示仪表的系数发生变化，从而 得知物体的高度。属于变气隙式电感传感 器
芯与衔铁由硅钢片或坡莫合金等导磁材料制成。
自感式传感器结构图
3
自感式传感器的工作原理
➢ 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。
➢ 传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相
连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度
发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发 生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯 的位移量的大小和方向。
➢目前生产的变间隙位移传感器，器量程范围 为300m～800mm。
9
电涡流式传感器示意图
▪ 将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁 场中。根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化， 在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于 该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡 流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原 磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发 生变化。
通过测量U2检测金属板的厚度。
• 透射式涡流传感器可检测1～100mm范围。
13
5.测厚（高频反射式涡流厚度传感器）
➢ 为克服带材不平或因振动引起的干扰，可采用两个电涡流传 感器S1、S2 分别放置在被测金属两侧，同时检测两个方向距离 X1、X2。
➢ 当厚度不变时，两传感器与上下表面距离 x1+ x2 = 常数; 传感器输出电压之和（假设为 2U），数值不变；
变面积式自感传感器：
铁芯 衔铁
线圈
δ
L N 2S0 2
变面积式自感传感器结构
灵敏度为： k dL N20 dS 2
由于漏感等原因，其线性区范围较小，灵敏度也较低， 因此，在工业中应用得不多。
7
螺管式自感传感器：
传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起 螺管线圈电感量的变化。
对于长螺管线圈l>>r，当衔铁工作在螺管的中部时， 可以认为线圈内磁场强度是均匀的，线圈电感量L与衔铁的 插入深度l大致上成正比。
10
电涡流式传感器的应用电路
1.电磁炉 ▪ 电磁炉是我们日常生活中必备的家用电器之一，
涡流传感器是其核心器件之一，高频电流通过 励磁线圈，产生交变磁场；在铁质锅底会产生 无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅内的 食物。
11
电磁炉工作示意图
电磁炉内部励磁线圈
12
5.测厚（低频透射式涡流厚度传感器）
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11 加速度传感器
1 －悬臂梁（弹性体）； 2 －差动变压器
F=ma F=kDx Dx=ma/k
移动的距离与加速度成正比。因此,在变压器一次绕组加
励磁Ui,在二次绕阻有U0输出。对U0放大,相敏检波、低通
滤波,可得与加速度大小、方向对应的直流电压信号。
18
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
第六章 电感式传感器
1
概述
电感式传感器的定义 ➢利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈
自感系数 L或互感系数 M的变化，再由测
量电路转换为电压或电流的变化量输出，这 种装置称为电感式传感器。
被测非电量 电磁 自感系数L 测量 U、I、f 感应 互感系数M 电路
2
1 自感式传感器
自感式传感器的结构 ➢ 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁
20
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
19
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
l 衔铁
x
线圈
Leabharlann Baidu螺管型电感传感器
这种传感器结构简单，制作容易，灵敏度较低，适用 于测量较大的位移量。
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2ra r
3 电涡流式传感器
电涡流式传感器的工作原理
➢根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置 于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的 感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象 称为涡流效应。
➢电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、 温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变 化从而进行非电量电测的。
➢ 在金属板的上下方分别设有发射传感器线圈L1和接收传感 器线圈L2，L1加低频电压U1时，L1上产生交变磁通。
• 无金属板时，磁通直接耦合至L2 ，L2产生感应电压；
• 如果金属板放置两线圈之间，线圈L1在金属板中产生电涡流，磁场能量
受到损耗，使达到L2的磁通减弱，最终使L2上感应电动势减弱。
• 金属板越厚，涡流磁能损失越多，下线圈L2上感应电动势输出U2越小。
化。因此变磁阻式传感器又可分为变气隙 厚
度的传感器和变气隙面积S的传感器。
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➢当铁芯的结构和材料确定后，自感L是气隙厚
度 和气隙磁通截面积S的函数，即 Lf(,S) 。
➢如果S保持不变，则L为 的单值函数，可
构成变气隙型自感传感器；如果保持 不 变，使S随位移而变，则可构成变截面型自 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。
自感式传感器的工作原理示意图
4
线圈 铁心
衔铁 ⊿δ
变气隙式自感传感器结构
δ
由于 Nm LI,
Fm
NI,m
Fm Rm
可得： L N 2
Rm
磁路的总磁阻可表示为：
Rm
li 2 iSi 0S
近似计算出线圈的电感量为：
L N 2S0 2
当线圈匝数N为常数时，电感L仅仅是磁路
中磁阻的函数，只要改变 或S均可导致电感变
➢ 当厚度变化 △δ时, 输出电压 = 2U±△U ,可将△U放大输出显示带材厚
度变化。 实际应用时，给定厚度δ ，当厚度变化时与厚度变化值△δ的代 数和就是被测带材厚度。
电涡流金属板、带材厚度测量
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15
第9题 变气隙式电感测微仪
16
工作原理
▪ 当被测物体的高度变化时，测杆带动可动 铁芯移动，导致可动铁芯与衔铁之间的距 离发生变化，从而使电感发生变化，使测 量电路的指示仪表的系数发生变化，从而 得知物体的高度。属于变气隙式电感传感 器
芯与衔铁由硅钢片或坡莫合金等导磁材料制成。
自感式传感器结构图
3
自感式传感器的工作原理
➢ 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。
➢ 传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相
连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度
发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发 生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯 的位移量的大小和方向。
➢目前生产的变间隙位移传感器，器量程范围 为300m～800mm。
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电涡流式传感器示意图
▪ 将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁 场中。根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化， 在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于 该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡 流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原 磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发 生变化。
通过测量U2检测金属板的厚度。
• 透射式涡流传感器可检测1～100mm范围。
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5.测厚（高频反射式涡流厚度传感器）
➢ 为克服带材不平或因振动引起的干扰，可采用两个电涡流传 感器S1、S2 分别放置在被测金属两侧，同时检测两个方向距离 X1、X2。
➢ 当厚度不变时，两传感器与上下表面距离 x1+ x2 = 常数; 传感器输出电压之和（假设为 2U），数值不变；