第六章电感式传感器案例
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《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
电感式传感器的应用实例
电感式传感器的应用实例1. 嘿,小伙伴们!今天咱们来聊聊电感式传感器这个神奇的小玩意儿。
别看它个头不大,可在咱们的日常生活中可是无处不在啊!它就像是个超级敏感的小雷达,能感知周围环境的变化,简直就是科技界的"千里眼"!2. 想象一下,你家的电动牙刷是不是特别聪明?一碰到水就自动开始工作,用完了又自动停下来。
这可不是什么魔法,而是电感式传感器在背后默默发挥作用呢!它能感应到水分的存在,就像是个小小的侦探,随时待命。
3. 再说说咱们天天坐的电梯吧。
你有没有想过,为什么电梯门总能在你靠近的时候自动打开,而不会夹到人呢?没错,又是咱们的电感式传感器在发挥作用!它就像是个尽职尽责的门卫,时刻关注着电梯门口的情况,保证大家的安全。
4. 哦对了,还有停车场里那些能自动感应车辆的停车位指示灯。
你看到那个红绿灯会变色,以为是有个小精灵在地下指挥交通?其实啊,那是电感式传感器在地下默默工作,感应车辆的到来和离开,比交警还要尽职尽责呢!5. 工厂里的流水线上,电感式传感器更是大显身手。
它能精确地检测金属零件的位置和尺寸,就像是个超级细心的质检员,保证每个产品都符合标准。
要是没有它,那些机器人可就成了"睁眼瞎"啦!6. 你知道吗?咱们的手机屏幕为什么能感应到你的手指触摸?没错,又是电感式传感器的功劳!它就像是个超级敏感的皮肤,能感受到你最轻微的触碰。
想象一下,如果没有它,你的手机岂不是成了一块没有生命的玻璃?7. 在汽车上,电感式传感器也是个大忙人。
它能检测发动机的转速、车轮的速度,甚至能感应雨滴来自动开启雨刷。
简直就是汽车的神经系统啊!没有它,汽车可能就成了一个四肢发达头脑简单的大块头。
8. 在医疗领域,电感式传感器更是发挥着重要作用。
比如在核磁共振仪中,它能精确地测量人体内部的情况,就像是给人体做了个透视。
医生们有了这个"透视眼",诊断疾病就容易多啦!9. 在安防系统中,电感式传感器也是个不可或缺的小能手。
传感器原理及其应用 第6章 磁电式传感器
材料(单晶) N型锗(Ge) N型硅(Si) 锑化铟(InSb)
1/ 2
4000 1840 4200
砷化铟(InAs)
磷砷铟(InAsP) 砷化镓(GaAs)
0.36
0.63 1.47
0.0035
0.08 0.2
25000
10500 8500
100
850 1700
1530
3000 3800
哪种材料制作的霍尔元件灵敏度高
1、8—圆形弹簧片；2—圆环形阻尼器；3—永久磁铁；4—铝架； 5—心轴；6—工作线圈；7—壳体；9—引线 工作频率 固有频率 灵敏度 10～500 Hz 12 Hz 最大可测加速度 5g 可测振幅范围 精度 ≤10％ 45mm×160 mm 0.7 kg
0.1～1000 m 外形尺寸 1.9 k 质量
d E N dt
武汉理工大学机电工程学院
第6章 磁电式传感器
磁通量的变化可以通过很多办法来实现，如磁铁与线圈之间作 相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化等， 一般可将磁电感应式传感器分为恒磁通式和变磁通式两类。 6.1.1 恒磁通式磁电感应传感器结构与工作原理 恒磁通式磁电感应传感器结构中，工作气隙中的磁通恒定，感 应电动势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割 磁力线而产生。这类结构有动圈式和动铁式两种，如图所示。
武汉理工大学机电工程学院
第6章 磁电式传感器 磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度dx/dt 成正比的感应电动势E，其大小为
dx E NBl dt
式中：N为线圈在工作气隙磁场中的匝数；B为工作气隙磁感应 强度；l为每匝线圈平均长度。 当传感器结构参数确定后，N、B和l均为恒定值，E与dx/dt成正 比，根据感应电动势E的大小就可以知道被测速度的大小。 由理论推导可得，当振动频率低于传感器的固有频率时，这种传 感器的灵敏度(E/v)是随振动频率而变化的；当振动频率远大于 固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变化，而近 似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随 振动频率增加而下降。 不同结构的恒磁通磁电感应式传感器的频率响应特性是有差异的， 但一般频响范围为几十赫至几百赫。低的可到10 Hz左右，高的可 达2 kHz左右。
《电感式传感器》课件
电感式传感器的应用领域
介绍电感式传感器在工业、农业、医疗等领域的广 泛应用。
电感式传感器的优缺点分析
分析电感式传感器的优点、缺点以及与其他类型传 感器的比较。
电感式传感器的应用案例
1
电感式传感器在工业领域的应用
案例
电感式传感器在农业领域的应用 案例
2
讲述一个实际案例，介绍电感式传感器 在工业生产中的应用。
介绍电感式传感器按照不同 的特征进行的分类。
电感式传感器的结构与工作原理
电感式传感器的结构
详细解释电感式传感器的内部结 构和组成。
电感式传感器的工作原理
阐述电感式传感器是如何通过测 量磁场来实现检测和转换的。
电感式传感器的特点
列举电感式传感器相对于其他传 感器的优势和特点。
电感式传感器的应用及优缺点
《电感式传感器》PPT课 件
为您带来《电感式传感器》的PPT课件，本课件将全面介绍电感式传感器的概 述、结构与工作原理、应用及优缺点、应用案例、未来发展趋势等内容。
概述
传感器的定义
介绍传感器的定义以及在技 术领域中的关键作用。
电感式传感器的作用
说明电感式传感器在各个行 业中的重要作用。
电感式传感器的分类
以一个具体的场景，说明电感式传感器 在农业领域中的应用价值。
电感式传感器的未来发展趋势
1 电感式传感器的现状和发展趋势
描述电感式传感器目前的研究状况以及未来的发展趋势。
2 展望电感式传感器的发展前景
展望电感式传感器在未来的应用领域和发展前景。
总结
电感式传感器的重要性
总结电感式传感器在各个领域中的重要作用。
发展趋势展望
回顾并展望电感式传感器的未来发展趋势。
电感式传感器
• 需要采取相应的防护措施
成本相对较高
• 由于制造工艺和材料的要求较高，成本相对较高
• 在一些对成本敏感的应用中，可能不如其他类型的传感器受欢迎
电感式传感器的性能比较
与电阻式传感器的比较
与电容式传感器的比较
• 电感式传感器具有较高的灵敏度和精度，但成本较高
• 电感式传感器具有较高的灵敏度和精度，但受电磁场影
降低传感器的成本和体积
• 优化制造工艺，降低传感器的成本和体积
• 采用新型材料和封装技术，提高传感器的性能和寿命
电感式传感器的市场需求分析
工业领域的需求
• 自动化生产线、机器人、过程控制等领域的需求持续增长
• 对传感器的性能、稳定性和可靠性要求不断提高
家用电器领域的需求
• 家电安全检测、节能控制、智能化等领域的需求持续增长
D O C S S M A RT C R E AT E
电感式传感器原理与应用
CREATE TOGETHER
DOCS
01
电感式传感器的基本原理
电感式传感器的定义与分类
电感式传感器的定义
• 以电感量为测量对象的传感器
• 通过电感变化量来检测被测量的变化
电感式传感器的分类
• 按结构分：线圈式、磁珠式、变压器式等
• 保证磁通的稳定性和线性度
⌛️
提高传感器的稳定性和可靠性
• 采取防护措施，减小环境因素的影响
• 优化制造工艺，提高传感器的性能和寿命
电感式传感器的制作方法与技巧
线圈的制作方法
磁路系统的制作方法
传感器的封装方法
• 绕制线圈，选择合适的导线材料和
• 选择合适的磁芯材料和磁路结构
• 采用塑料、金属等封装材料，保护
电感式传感器的典型应用
固定
3）型号说明
A BC D E RS—93□□□□- □□□- □□ - □□□ -□□ RS：厂标 A：93□□□□ 螺纹壳体探头代号选择 B：□□□ 无螺纹长选择 公制螺纹探头 最小无螺纹长2mm 0 2 最大无螺纹长
250mm 2 5 0 加长递增量1mm 0 1
英制螺纹探头 最小无螺纹长0.1inches 0 1 最大无螺纹长
2）技术指标 I. 频响范围：0.5Hz～200Hz(-3dB) II. 灵敏度：8mV/μm±5%、 5mV/μm±5%、
4mV/μm±5% (或根据用户要求调整) III. 量程：±1mm（±2mm、±3mm 等） IV. 线性度：<2% V. 最大输出电压：8V（单峰） VI. 使用温度范围，-30℃~-80℃ VII. 工作方向：H 水平型 V 垂直型 VIII. 工作电源：±12VDC Ⅸ.安装方式： 在Φ56的圆周角上用2个M5螺钉
1.2.1 RS9300低频振动速度传感器
其外形如右图，它是利用磁电感 应原理把振动信号变换成电信号。主 要由磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼 等部分组成。在传感器壳体中刚性地 固定着磁铁，惯性质量（线圈组件） 用弹簧元件悬挂于壳体上。
工作时，将传感器安装在机器上，在机器振动时， 线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，产生感应电压， 该信号正比于被测物体的振动速度值，对该信号进行 积分放大处理即可得到位移信号。
1）特点：
I. 传感器有很低的使用频率，可以适用于低转速的 转动机器。
II. 相对于其它类型的振动传感器而言，RS9300传 感器有较低的输出阻抗，较好的信噪比。它同一般 通用交流电压表或示波器配合就能工作。对输出插 头和传输电缆也无特殊要求，使用方便。
III. 传感器设计中取消了有摩擦的活动元件，因此 使用寿命相对很长。传感器有一定抗横向振动能力 （不大于10g）。
3）型号说明
A BC D E RS—93□□□□- □□□- □□ - □□□ -□□ RS：厂标 A：93□□□□ 螺纹壳体探头代号选择 B：□□□ 无螺纹长选择 公制螺纹探头 最小无螺纹长2mm 0 2 最大无螺纹长
250mm 2 5 0 加长递增量1mm 0 1
英制螺纹探头 最小无螺纹长0.1inches 0 1 最大无螺纹长
2）技术指标 I. 频响范围：0.5Hz～200Hz(-3dB) II. 灵敏度：8mV/μm±5%、 5mV/μm±5%、
4mV/μm±5% (或根据用户要求调整) III. 量程：±1mm（±2mm、±3mm 等） IV. 线性度：<2% V. 最大输出电压：8V（单峰） VI. 使用温度范围，-30℃~-80℃ VII. 工作方向：H 水平型 V 垂直型 VIII. 工作电源：±12VDC Ⅸ.安装方式： 在Φ56的圆周角上用2个M5螺钉
1.2.1 RS9300低频振动速度传感器
其外形如右图，它是利用磁电感 应原理把振动信号变换成电信号。主 要由磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼 等部分组成。在传感器壳体中刚性地 固定着磁铁，惯性质量（线圈组件） 用弹簧元件悬挂于壳体上。
工作时，将传感器安装在机器上，在机器振动时， 线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，产生感应电压， 该信号正比于被测物体的振动速度值，对该信号进行 积分放大处理即可得到位移信号。
1）特点：
I. 传感器有很低的使用频率，可以适用于低转速的 转动机器。
II. 相对于其它类型的振动传感器而言，RS9300传 感器有较低的输出阻抗，较好的信噪比。它同一般 通用交流电压表或示波器配合就能工作。对输出插 头和传输电缆也无特殊要求，使用方便。
III. 传感器设计中取消了有摩擦的活动元件，因此 使用寿命相对很长。传感器有一定抗横向振动能力 （不大于10g）。
第六章 电感式传感器
0
3
灵敏度：
L2
L0
0
1
0
0
2
0
3
K
L / L0
1 2
0
L
L1
L2
2L0
0
1
0
2
实际上由于线圈内部的磁场是不均匀的，电感量的增 量ΔL与△x存在着一定的非线性。
为提高灵敏度和线性度，螺线管型自感式传感器常 采用差动结构。
6.1 自感式传感器
广西大学电气工程学院
双螺管型差动型
L1
L2
u
x
特性曲线
等效电路
将传感器两线圈接于电桥 的相邻桥臂时，其输出灵 敏度可提高一倍，并改善 了非线性特性，还能减少 干扰影响。
• 对电源采取稳压、稳频、屏蔽、加滤波电容等 措施，可减弱或消除电源的影响。
• 铁芯磁感应强度的工作点一定要选在磁化曲线 的线性段，以免在电源电压波动时，铁芯磁感 应强度进入饱和区而使导磁率发生很大变动。
6.1 自感式传感器
零点残余电压及其补偿
在电桥预平衡时，无法实 现平衡，最后总要存在着 某个输出值ΔU0，这称为 零点残余电压
应在设计制造时采取措施， 保证两电感线圈的对称。
减少电源中的谐波成分 在测量电桥中接入可调电
位器 采用相敏整流电路
广西大学电气工程学院
理想状态
ΔU0
实际状态
uo
理想状态
实际状态
第六章 电感式传感器
广西大学电气工程学院
第六章-自感式传感器
L0
L10
L20
m
0W
2
mr
rc
l2 c
l2
k1
k2
m0W 2mr rc2
l2
综上所述，螺管式自感传感器的特点： ①结构简单，制造装配容易； ②由于空气间隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低 ，但线性范围大； ③由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰； ④由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈 匝数多，因而线圈分布电容大； ⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其 线性和稳定性。
2
3
（2）单线圈是忽略
0
以上高次项，差动式是忽略
0
以上偶次项，
因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
*另一种形式： Π型
6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
第6章 电感式传感器
电感式传感器是建立在电磁感应基础上，利用 线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。它 可对直线位移和角位移进行直接测量，也可通过一 定的敏感元件把振动、压力、应变、流量等转换成 位移量而进行测量。通常可由下列方法使线圈的电 感变化：
(1)改变几何形状； (2)改变磁路的磁阻； (3)改变磁芯材料的导磁率； (4)改变一组线圈的两部分或几部分间的耦合度。
1. 交流电桥 2. 变压器电桥 3. 自感传感器的灵敏度
（一）交流电桥式测量电路
分析：
• 衔铁在初始位置时，电桥平衡
L1
L2
L0
W 2m0S 20
• 若衔铁上移，则：
1 0 ,2 0
《电感式传感器》课件
战
新材料与新技术的应用
新材料
研究新型的敏感材料，如纳米材料、生物材料等，以 提高传感器的性能和稳定性。
新技术
引入新型的信号处理和数据处理技术，如人工智能、 机器学习等，以提高传感器的测量精度和响应速度。
提高测量精度与稳定性
优化设计
通过改进传感器的结构和设计，提高其测量精度和稳 定性。
误差补偿
采用误差补偿技术，减小或消除传感器测量过程中的误 差，提高测量精度。
03 电感式传感器的设计与优化
线圈材料与线圈结构
线圈材料
线圈材料的选择对电感式传感器的性 能有着重要影响。常用的线圈材料包 括铜、镍和铁等，它们具有不同的电 导率、磁导率和机械性能。
线圈结构
线圈的结构包括绕线方式、匝数、线 径等参数，这些参数直接影响着电感 式传感器的灵敏度和线性度。
磁芯材料与磁路设计
VS
互感优化
互感是电感式传感器中的一种干扰因素， 它会影响传感器的测量精度。优化互感的 方法包括合理安排线圈和磁芯的位置、采 用屏蔽措施等。
04 电感式传感器的实际应用案例
测量长度与位移的案例
总结词
在工业自动化生产线上，电感式传感器常被 用于测量长度和位移，以确保产品质量和生 产效率。
详细描述
电感式传感器利用电磁感应原理，通过测量 金属物体在磁场中的位移变化来检测长度和 位移量。这种传感器具有高精度、非接触、 长寿命等优点，广泛应用于金属材料、塑料 、纸张等产品的长度和位移检测。
测量电路与输出信号处理
总结词
电感式传感器需要配合适当的测量电路和输出信号处理方式，以获得准确的测量结果。
详细描述
电感式传感器输出的信号通常比较微弱，需要配合适当的测量电路和输出信号处理方式，如放大器、 滤波器、模数转换器等，以获得准确的测量结果。此外，为了减小误差和提高测量精度，还需要对电 感式传感器的输出信号进行误差补偿和校准。
第六章--电感式传感器PPT课件
影响传感器精度的因素分析 一、电源电压和频率的波动影响 二、温度变化的影响 三、非线性特性的影响 四、输出电压与电源电压之间的相位差
第28页/共62页
六、零点残余电压
零点残余电压
1—理想特性曲线 2—实际特性曲线
第29页/共62页
电感式传感器的应用
1.translational or rotary motion measurement To translational motion measurement sensors: ➢Stroke:0.1 to 200 in. ➢Resolution:infinitesimal ➢Non-linearity:1% of full scale for standard units,
第22页/共62页
若 则
被Δ L测与量被与测Δ量l c也成成正正比比，。(a)
2lc
Δlc r
实际上由于磁场强度分布 不均匀，输入量与输出量
x 线圈Ⅰ
2l 0 . H（INl ）
线圈Ⅱ
之间关系非线性的。 为了提高灵敏度与线性度, 常采用差动螺管式自感传
80 . 60 . -1.2 -0.8 -0.4 40 . 2
0.02% for special units of rather long stroke ➢Sensitivity:5 to 40 V/in. To rotary motion measurement sensors: ➢Non-linearity of the order of (0.5 to 1)% of full scale
②气隙减少Δδ所引起的自感变化ΔL1与气隙增加同样Δδ 所引起的自感变化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2，其差 值随Δlδ/lδ的增加而增大。
电感式传感器的工作原理及应用
电感式传感器的工作原理及应用1. 电感式传感器简介电感式传感器是一种常见的传感器类型，它利用电感元件的物理特性实现对特定物理量的测量。
它可以通过改变电感元件的感应能力来检测环境中的各种物理量，如位置、速度、压力等。
电感式传感器通常由电感元件、电路和信号处理部分组成，可以将环境中的物理量转换为电信号输出。
2. 电感式传感器的工作原理电感式传感器的工作原理基于电感元件与外部物理量之间的相互作用。
电感元件是一个线圈，当通过线圈的电流发生变化时，会在线圈周围产生磁场。
而外部物理量的改变会引起电感元件的感应能力变化，进而改变线圈中的电感。
通过测量线圈中的电感变化，可以得到外部物理量的信息。
电感式传感器可以通过几种不同的工作原理来实现对不同物理量的测量，常见的工作原理包括：•电感变化原理：利用外界物理量的变化引起线圈中电感的变化，从而间接测量外界物理量。
•磁性传感原理：利用外界磁场的变化引起线圈中电感的变化，从而间接测量外界磁场的强度、方向等。
•电容变化原理：利用外界物理量的变化引起线圈中电容的变化，从而间接测量外界物理量。
3. 电感式传感器的应用电感式传感器具有广泛的应用领域，以下列举了几个常见的应用案例：3.1 位置测量电感式传感器可以通过感应电感的变化来测量物体的位置。
通过将传感器与物体相连，当物体移动时，位置的变化会导致电感元件的感应能力发生变化，进而改变线圈中的电感。
通过测量电感的变化，可以反推出物体的位置信息。
这种应用在机器人控制、汽车导航等领域有着广泛的应用。
3.2 速度测量电感式传感器也可以通过感应电感的变化来测量物体的速度。
通过将传感器与物体相连，当物体移动时，速度的变化会引起电感元件的感应能力变化，进而改变线圈中的电感。
通过测量电感的变化率，可以获得物体的速度信息。
这种应用在航空航天、交通运输等领域中起着重要的作用。
3.3 压力测量电感式传感器还可以通过感应电感的变化来测量物体的压力。
通过将传感器与受压物体相连，当物体受到压力时，压力的变化会引起电感元件的感应能力发生变化，进而改变线圈中的电感。
电感式传感器实验报告
电感式传感器实验报告电感式传感器实验报告引言：电感式传感器是一种常见的传感器类型，它通过测量电感的变化来检测目标物体的位置、形状或其他相关参数。
本实验旨在通过设计和搭建一个简单的电感式传感器实验装置，探索其工作原理和应用。
实验装置：本实验所使用的电感式传感器实验装置由以下几个主要部分组成：一个电源供应器、一个信号发生器、一个示波器和一个电感线圈。
其中，电源供应器提供所需的电压，信号发生器产生变化的电信号，示波器用于观察电感的变化，电感线圈则是被测物体。
实验步骤：1. 连接电源供应器和信号发生器，确保电压和频率设置正确。
2. 将电感线圈放置在被测物体附近，调整信号发生器的频率，观察示波器上的波形变化。
3. 改变被测物体的位置、形状或其他相关参数，观察示波器上的波形变化。
实验结果与分析：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. 当被测物体靠近电感线圈时，示波器上的波形振幅增大；当被测物体远离电感线圈时，示波器上的波形振幅减小。
2. 当被测物体形状改变时，示波器上的波形频率或振幅也会发生相应的变化。
3. 不同频率的电信号对电感式传感器的响应也不同，需要根据具体应用场景进行选择和调整。
实验讨论：电感式传感器的工作原理是基于电感的变化来实现目标物体的检测。
当被测物体靠近电感线圈时，它会引起电感的变化，从而影响电路中的电流和电压。
这种变化可以通过示波器来观察和记录，进而实现对被测物体的检测和分析。
电感式传感器在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在工业自动化领域，它可以用于检测物体的位置、形状和尺寸，从而实现自动化控制和生产过程的优化。
在医疗领域，它可以用于监测人体的生理参数，如心率和呼吸频率，从而实现健康管理和疾病诊断。
此外，电感式传感器还可以应用于环境监测、交通控制和安防系统等领域。
然而，电感式传感器也存在一些局限性和挑战。
例如，受到电磁干扰的影响，电感式传感器的测量结果可能会出现误差。
此外，电感式传感器在不同环境条件下的响应也可能存在差异，需要进行校准和调整。
传感器原理及应用第六章 磁电式传感器
两者工作原理是完全相同的。 当壳体随被测振动体一起 振动时, 由于弹簧较软, 运动部件质量相对较大。当振动频率 足够高（远大于传感器固有频率）时, 运动部件惯性很大, 来 不及随振动体一起振动, 近乎静止不动, 振动能量几乎全被弹 簧吸收, 永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振 动速度, 磁铁与线圈的相对运动切割磁力线, 从而产生感应电 势为
（一）磁电感应式传感器的工作原理
电磁式传感器工作原理
当一个W匝线圈相对静止地处于随时间变化的磁场中时，设穿 过线圈的磁通为Ф，则整个线圈中所产生的感应电动势e为
e W d dt
（二）磁电感应式传感器的结构及特点
1、磁电感应式传感器的结构
磁电式传感器基本上由以下三部分组成： ①磁路系统：它产生一个恒定的直流磁场，为了减小传感器 体积，一般都采用永久磁铁； ②线圈：它与磁铁中的磁通相交产生感应电动势； ③运动机构：它感受被测体的运动使线圈磁通发生变化。
式(7 - 7)可得近似值:
γt ≈(-4.5%)/10 ℃
(Hale Waihona Puke - 8)这一数值是很可观的, 所以需要进行温度补偿。 补偿通常采
用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁
性材料做成。它在正常工作温度下已将空气隙磁通分路掉一
小部分。当温度升高时, 热磁分流器的磁导率显著下降, 经它
分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著降低, 从
而保持空气隙的工作磁通不随温度变化, 维持传感器灵敏度为
常数。
（三）磁电感应式传感器的转换电路
磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高 的灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用积 分或微分电路。 图为一般测量电路方框图
传感器原理及应用—电感式
(2) 变面积式自感传感器
自感式传感器
匝数为W的线圈自感系数（）自：感
LW2 W2μ S
Rm
l
灵敏度S： dL W 2 μ
dS
l
☻ 测量特性： ① 在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，其输出特性呈线性，因而具有较大的线性范围。 ② 与变气隙式相比较，其灵敏度较低。欲提高灵敏度，需减小lδ，但同样受到工艺和结构的限制。
Rm
总磁阻 Rm ： lS21 2Sl
l S
导磁体磁阻
空气隙磁阻
其中 l空 ：气隙 空 长气 度隙 ；S磁 截导 面率
则： LW2 W2μ S
Rm
l
1. 测量原理 ☎ 自感式传感器的结构类型： (1) 变气隙式自感传感器 (2) 变面积式自感传感器 (3) 螺管式自感传感器
自感式传感器
(1) 变气隙式自感传感器
电参量型传感器 电量型传感器
传统传感器
电参量型传感器
电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器 电参量型传感器测量电路
电感式传感器
电感式传感器(Inductance Transducer)是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的变化实现 非电量的测量。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组 。
1. 测量原理
互感式传感器
☎ 零点残余电压 ☻ 零点残余电压：理论分析可知，当铁芯位于中间位置时，差动变压器输出电压峰值应为零。 但实际上并不一定为零，把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压。
☻ 零点残余电压产生的原因主要是传感器在制作时，两个次级线圈的电气参数与几何尺寸不对 称，以及磁性材料的非线性等问题引起的。
应用示例：
互感式传感器
F 变形部
电感式,电容式,压电式,磁电式传感器-传感器测量原理
a)比较浅的裂缝信号 b)经过幅值甄别后的信号 图3-28 用涡流探伤时的测量信号
3.3 电涡流式传感器
a)比较浅的裂缝信号 b)经过幅值甄别后的信号 图3-28 用涡流探伤时的测量信号
3.4 电感式传感器 产品：
3.4 电感式传感器 案例：连续油管的椭圆度测量
Eddy Sensor
Reference Circle
它由一个初级线圈，两个次级线圈和插 入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
工作原理:互感现象.
Eo
E
out
w
１-活动衔铁；２-导磁外壳；３-骨架；４-匝数为W 1 的初级绕组； ５-匝数W为2 a 的次级绕组；６-匝数为 W的2 b次级绕组
图3-11 螺线管式差动变压器结构图
螺线管式3差.2动互变压感器式按线传圈感绕组器排列的
3.4 电感式传感器 案例：板的厚度测量
~
3.4 电感式传感器 案例：张力测量
3.3.1电涡3流.3式电传感涡器流式传感器
下图为电涡流式传感器涡流的式原理图， 该图由传感器线圈和被原测理导:涡体流组效应成线 圈—导体系统。
图3-19 电涡流传感器原理图
根据法3拉.3第定电律涡，当流传式感器传线感圈通器以正
电路的磁阻指由于电流引起的链合磁通
量。根据电感定义，线圈中电感量可由下
式确定：
L N II
上式中3：.1 变磁阻式传感器
Ψ——线圈总磁链；
I ——通过线圈的电流；
N——线圈的匝数；
Φ——穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律，得磁通表达式：
IN Rm
R m ——磁路总磁阻。
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。
电感式传感器应用实例
电感式传感器应用实例电感式传感器的应用电感式传感器应用电感式传感器电感式传感器工作原理电感式接近传感器自感式电感传感器电感式压力传感器电感式传感器说明书互感式电感传感器
变气隙式电感测微仪
差动变压器式加速度传感器
2 1
振荡器 检 波 器 滤 波 器 输出
3
稳压电源 a ～220V
a 1 悬臂梁；2 差动变压 器；3 衔铁
用于测定振动物体的频率 和振幅时其激磁频率必须是振 动频率的十倍以上，才能得到 精确的测量结果。可测量的振 幅为(0.1～5)mm，振动频率为 (0～150)Hz。
微压力变送器
5 6 7 4ຫໍສະໝຸດ 1 接头；2 膜盒； 3 底座； 4 线路板； 5 差动变压器；
3 2
6 衔铁； 7 罩壳
1
可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输 出信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。
电感测微仪
探头 测量 电桥 交流 放大 振荡器 相敏 检波
指示器
测量力或压力
张力测量
变气隙式电感测微仪
差动变压器式加速度传感器
2 1
振荡器 检 波 器 滤 波 器 输出
3
稳压电源 a ～220V
a 1 悬臂梁；2 差动变压 器；3 衔铁
用于测定振动物体的频率 和振幅时其激磁频率必须是振 动频率的十倍以上，才能得到 精确的测量结果。可测量的振 幅为(0.1～5)mm，振动频率为 (0～150)Hz。
微压力变送器
5 6 7 4ຫໍສະໝຸດ 1 接头；2 膜盒； 3 底座； 4 线路板； 5 差动变压器；
3 2
6 衔铁； 7 罩壳
1
可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输 出信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。
电感测微仪
探头 测量 电桥 交流 放大 振荡器 相敏 检波
指示器
测量力或压力
张力测量
电感式传感器设计PPT课件
详细描述
电感式传感器可以检测汽车周围的人或物，如行人、自行车等，为车辆提供预 警或自动制动等功能。此外，电感式传感器还可以用于检测车辆的门窗、后备 箱等是否关闭，提高车辆的防盗性能。
医疗设备与健康监测
总结词
在医疗设备与健康监测领域，电感式传感器主要用于监测人体的生理参数和运动 状态，为医疗诊断和治疗提供重要依据。
电感式传感器的工作原理
工作原理简介
1 2
3
感应线圈
电感式传感器通常由一个或多个感应线圈组成，当被测物体 接近或穿过感应线圈时，会引起线圈电感量的变化。
磁场变化
当被测物体接近感应线圈时，线圈周围的磁场发生变化，导 致线圈的电感量发生变化。
输出信号
电感式传感器的输出信号通常为电感量的变化，可以通过测 量电路转换为电压或电流信号，以供后续处理或控制使用。
差动式电感传感器是一种常见的电感式传感器，由两个绕组组成，一个为激磁绕组， 另一个为感应绕组。
当金属物体接近感应绕组时，会引起磁通量的变化，从而改变感应绕组的电感量。
差动式电感传感器具有较高的灵敏度和线性度，适用于测量物体的位置、位移和振 动等参数。
螺管式电感传感器
螺管式电感传感器是一种利用螺管线 圈和铁芯组成的电感元件作为敏感元 件的传感器。
详细描述
电感式传感器能够检测金属物体接近时的磁场变化，从而判 断物体的位置和运动状态。在工业自动化控制中，电感式传 感器可以与控制系统相结合，实现精确的位置控制和速度检 测，提高生产效率和产品质量。
汽车电子与安全系统
总结词
在汽车电子与安全系统中，电感式传感器主要用于检测车辆周围的人或物，保 障驾驶安全。
详细描述
电感式传感器可以监测人体的生理参数，如心率、血压等，为医生提供准确的诊 断依据。此外，电感式传感器还可以用于监测患者的运动状态和姿势，帮助医生 判断患者的康复情况。
电感式传感器可以检测汽车周围的人或物，如行人、自行车等，为车辆提供预 警或自动制动等功能。此外，电感式传感器还可以用于检测车辆的门窗、后备 箱等是否关闭，提高车辆的防盗性能。
医疗设备与健康监测
总结词
在医疗设备与健康监测领域，电感式传感器主要用于监测人体的生理参数和运动 状态，为医疗诊断和治疗提供重要依据。
电感式传感器的工作原理
工作原理简介
1 2
3
感应线圈
电感式传感器通常由一个或多个感应线圈组成，当被测物体 接近或穿过感应线圈时，会引起线圈电感量的变化。
磁场变化
当被测物体接近感应线圈时，线圈周围的磁场发生变化，导 致线圈的电感量发生变化。
输出信号
电感式传感器的输出信号通常为电感量的变化，可以通过测 量电路转换为电压或电流信号，以供后续处理或控制使用。
差动式电感传感器是一种常见的电感式传感器，由两个绕组组成，一个为激磁绕组， 另一个为感应绕组。
当金属物体接近感应绕组时，会引起磁通量的变化，从而改变感应绕组的电感量。
差动式电感传感器具有较高的灵敏度和线性度，适用于测量物体的位置、位移和振 动等参数。
螺管式电感传感器
螺管式电感传感器是一种利用螺管线 圈和铁芯组成的电感元件作为敏感元 件的传感器。
详细描述
电感式传感器能够检测金属物体接近时的磁场变化，从而判 断物体的位置和运动状态。在工业自动化控制中，电感式传 感器可以与控制系统相结合，实现精确的位置控制和速度检 测，提高生产效率和产品质量。
汽车电子与安全系统
总结词
在汽车电子与安全系统中，电感式传感器主要用于检测车辆周围的人或物，保 障驾驶安全。
详细描述
电感式传感器可以监测人体的生理参数，如心率、血压等，为医生提供准确的诊 断依据。此外，电感式传感器还可以用于监测患者的运动状态和姿势，帮助医生 判断患者的康复情况。
电感式传感器特性及应用教学课件PPT
11
Rc u i0 R
C Reh
u iL L
uZ
L
UL
C
UZ
0
UR
A B
I0
IL
U z BC 2 (OA AB)2
(UL cos )2 (UR UL sin )2
arctan UL cos arctan ZL cos
UR UL sin
ZR ZL sin
07cgq03_2
12
ZR Rc
引起输出电压变化的大小．
③差动变压器中，反串接法的 灵敏度高于变压器电桥的灵敏度
>50mV/mm / V
07cgq03_2
10
§3-3 零点残余电压
一.零点残余电压的产生
1.原因
交流电桥实际上难于完全平衡
2.危害
灵敏度下降； 非线性误差增大； 各档放大倍数不均， 末级饱和。
3.电感线圈的等效电路
07cgq03_2
I0
07cgq03_2
13
当Rc1≠Rc2 或 1≠2, uZ1与uZ2大小相等，相位不同
e0 U z sin[(1 2 ) / 2]
4.减小零残电压的措施
UZ 2
UZ1e0
U
2
1 I0
①制造工艺：两线圈对称，提高Q值，
减小Rc。
②线路补偿：适当串并电阻。
5.差动变压器零残电压的补偿
07cgq03_2
电感相对变化。
2. 转换电路的灵敏度
kc
uo
L /
L
电感相对变化一个单位所引起的
空载输出电压。
07cgq03_2
8
3. 电感传感器的总灵敏度
kz
kt
第6章电感式传感器PPT课件
6.2 差动变压器式传感器（互感式） 基本特性
根据电磁感应定律，次级感应电动势分别为
E2a jM a I1 E2b jMb I1
由此得到输出电压有效值为 ：
U0
Ui (M a M b ) R12 ( L1)2
❖ 可见输出电压与互感的差值有关
第20页/共52页
第6章 电感式传感器
6.2 差动变压器式传感器（互感式） 基本特性
第23页/共52页
第6章 电感式传感器
6.2 差动变压器式传感器（互感式） 零点残余电压
➢ 为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿,电路补偿 的方法较多,可采用以下方法。
✓ 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异； ✓ 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量； ✓ 加反馈支路：初次级间反馈，减小谐波分量； ✓ 相敏检波对零点残余误差有很好的抑制作用。
第36页/共52页
j
ros
扁平线圈
涡流区
金属
h
1
r/ros
第6章 电感式传感器
6. 3 电涡流式传感器 涡流的分布和强度 ➢ 径向分布： 涡流范围与涡流线圈外径有一固定比例关系， 线圈外径确定后涡流范围也就确定了。 • 线圈外径处，r = ros 金属涡流密度最大； • 线圈中心处，r = 0 涡流密度为零( j=0)； • r < 0.4ros处（以内）基本没有涡流； • r = 1.8ros线圈外径处涡流密度衰减到最大值的5%。 ❖ 涡流密度最大值在线圈外径附近一个狭窄区域内
• 铁芯向右移， 输出与E2a同极性；
• 铁芯向左移， 输出与E2b同极性。
输 出 电 压 的 幅 值 取 决 于 线 圈 互感即衔铁在线圈中移动的距离 X。Uo与Ui的相位由衔铁的移动 方向决定。
根据电磁感应定律，次级感应电动势分别为
E2a jM a I1 E2b jMb I1
由此得到输出电压有效值为 ：
U0
Ui (M a M b ) R12 ( L1)2
❖ 可见输出电压与互感的差值有关
第20页/共52页
第6章 电感式传感器
6.2 差动变压器式传感器（互感式） 基本特性
第23页/共52页
第6章 电感式传感器
6.2 差动变压器式传感器（互感式） 零点残余电压
➢ 为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿,电路补偿 的方法较多,可采用以下方法。
✓ 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异； ✓ 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量； ✓ 加反馈支路：初次级间反馈，减小谐波分量； ✓ 相敏检波对零点残余误差有很好的抑制作用。
第36页/共52页
j
ros
扁平线圈
涡流区
金属
h
1
r/ros
第6章 电感式传感器
6. 3 电涡流式传感器 涡流的分布和强度 ➢ 径向分布： 涡流范围与涡流线圈外径有一固定比例关系， 线圈外径确定后涡流范围也就确定了。 • 线圈外径处，r = ros 金属涡流密度最大； • 线圈中心处，r = 0 涡流密度为零( j=0)； • r < 0.4ros处（以内）基本没有涡流； • r = 1.8ros线圈外径处涡流密度衰减到最大值的5%。 ❖ 涡流密度最大值在线圈外径附近一个狭窄区域内
• 铁芯向右移， 输出与E2a同极性；
• 铁芯向左移， 输出与E2b同极性。
输 出 电 压 的 幅 值 取 决 于 线 圈 互感即衔铁在线圈中移动的距离 X。Uo与Ui的相位由衔铁的移动 方向决定。
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换成自感系数变化的传感器。
※
互感式传感器（又称差动变压器式传感器）即将非 电量转换成互感系数变化的传感器。
本章主要介绍自感式、互感式和涡流式三种传感器。
X
6.1 电感式传感器 6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路
l1
线圈 I A
.
Usr
S1
铁芯
l2
S2
衔铁
自感式传感器原理图
L=W2 RM
6.1 电感式传感器
6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路
1．工作原理
电感传感器有衔铁、铁芯和匝数为W的线圈三部分构成。传感器测量
物理量时衔铁的运动部分产生位移，导致线圈的电感值发生变化，根据定
义，线圈的电感为
W2
L=
RM
式中 RM——磁阻，它包括铁芯磁阻和空气隙的磁阻，即
RM =
li mi Si
R
mliiSi——铁磁材料各段的磁阻之和，当铁芯一定时，其值为一定； li ——各段铁芯长度；
mi ——各段铁芯的磁导率；
Si ——各段铁芯的截面积；
R ------空气隙的磁阻，R = 2/m0S。
X
即可得电感为
L=
W2
li 2
也叫变磁阻式传感器。
X
X
Байду номын сангаас
2、等效电路
电感传感器是一个带铁芯的可变电感，由于线圈的铜耗、铁芯的涡
流损耗、磁滞损耗以及分布电容的影响，它并非呈现纯电感。等效电路
如图所示，其中L为电感，Rc为铜损电阻，Re电涡流损耗电阻，磁滞损耗 电阻Rh，C为传感器等效电路的等效电容。等效电容C主要是由线圈绕组 的固有电容和电缆分布电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化。
第6章 电感式传感器
6.1 电感式传感器 § 6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路 § 6.1.2 电感式传感器的结构类型及特性 § 6.1.3 电感传感器的测量电路
6.2 差动变压器式电感传感器 § 6.2.1 工作原理 § 6.2.2 差动变压器式传感器的特性
6.3 电涡流式传感器 § 6.3.1 电涡流式传感器的工作原理及特性 § 6.3.2 电涡流式传感器结构型式及特点 § 6.3.3 影响涡流传感器灵敏度的因素 § 6.3.4 测量电路
电感L与气隙长度 的关系如图所示。它是一条双曲线，所以非 线性是较严重的。为了得到一定的线性度，一般取 /0=0.1～0.2。
L
+L
L0
-L
-
0
X
6.4 电感式传感器的应用 § 6.4.1 电感传感器的应用 § 6.4.2 电涡流传感器的应用
※
电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测的物理
量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数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，实现由非电量到电量转换的装置。 ※ 自感式传感器（又称电感式传感器）即将非电量转
d Ls =
1
dL
Ls
1 - 2 LC L
考虑分布电容后，电感传感器的灵敏度增加了。因此，必须根据测试
时所用电缆长度对传感器进行标定，或者相应调整并联电容。 X
6.1.2 自感式传感器的结构类型及特性
常见的自感式传感器有变间隙式、变面积式和螺线管式三类。
1、变间隙式电感传感器
1-
线圈电感的相对变化量为：L
L0
=
1
1
-
若 ／0＜＜l，则可得
L
L0
=
0
0
2
0
3
0
4
X
同理可得当衔铁向下移动时的 L／L0为
X
Q——品质因数，Q=wL/R。 当电感传感器 Q值高时，即1/Q2《1，则上式可变为：
Zs
R
1- 2 LC
2
jL
1- 2 LC
= Rs
jLs
考虑分布电容时，电感传感器的有效串联电阻和有效电感都增加了， 而线圈的有效品质因数却减小。
电感传感器有效灵敏度为：
Z = R jL
当考虑并联分布电容时，阻抗为Zs
Zs
=
R
j L
1
j C
R jL
1
j C
=
R
jL 1 - 2 LC - 2 LC Q2
1 - 2LC 2 2LC Q 2
1 - 2 LC 2 2 LC Q 2
miSi m0S
因为铁磁材料其磁阻与空气隙磁阻相比较小，计算时可忽略
不计，这时有:
L = W 2m0S 2
由上式可知，当线圈及铁芯一定时，W为常数，如果改变d 或S时，L值就会引起相应的变化。电感传感器就是利用这一原理 做成的。最常用的是变气隙长度d 的电感传感器。由于改变d 和 S都是使气隙磁阻变化，从而使电感发生变化，所以这种传感器
l1
线圈 I A
.
Usr
S1
l2
S2
铁芯
衔铁
x Rm L(Z )
测出L可确定x。
X
若使得衔铁向上移动取为- ，得此时电感为：
L =
W 2m0S
2 0 -
则电感增量为：
L =
L - L0
=
L0
1
L L0
=-
0
0
2
-
0
3
0
4
-
由上式可见，线圈电感与气隙长度的关系为非线性关系，非线性
度随气隙变化量的增大而增大，只有当Δ 很小时，忽略高次项的存
在，可得近似的线性关系（这里未考虑漏磁的影响）。所以，单边变 间隙式电感传感器存在线性度要求与测量范围要求的矛盾。
当电感传感器确定后，这些参数即为已知量。
Rc C
L
Rh
Re
X
Rc C
L
Rh
Re
自感式传感器等效电路 *这里需要注意的是传感器等效电路的等效电容C，它主要是由线圈绕组的分布电容和
。 电缆电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化
X
忽略分布电容且不考虑各种损耗时，电感传感器阻抗为:
※
互感式传感器（又称差动变压器式传感器）即将非 电量转换成互感系数变化的传感器。
本章主要介绍自感式、互感式和涡流式三种传感器。
X
6.1 电感式传感器 6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路
l1
线圈 I A
.
Usr
S1
铁芯
l2
S2
衔铁
自感式传感器原理图
L=W2 RM
6.1 电感式传感器
6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路
1．工作原理
电感传感器有衔铁、铁芯和匝数为W的线圈三部分构成。传感器测量
物理量时衔铁的运动部分产生位移，导致线圈的电感值发生变化，根据定
义，线圈的电感为
W2
L=
RM
式中 RM——磁阻，它包括铁芯磁阻和空气隙的磁阻，即
RM =
li mi Si
R
mliiSi——铁磁材料各段的磁阻之和，当铁芯一定时，其值为一定； li ——各段铁芯长度；
mi ——各段铁芯的磁导率；
Si ——各段铁芯的截面积；
R ------空气隙的磁阻，R = 2/m0S。
X
即可得电感为
L=
W2
li 2
也叫变磁阻式传感器。
X
X
Байду номын сангаас
2、等效电路
电感传感器是一个带铁芯的可变电感，由于线圈的铜耗、铁芯的涡
流损耗、磁滞损耗以及分布电容的影响，它并非呈现纯电感。等效电路
如图所示，其中L为电感，Rc为铜损电阻，Re电涡流损耗电阻，磁滞损耗 电阻Rh，C为传感器等效电路的等效电容。等效电容C主要是由线圈绕组 的固有电容和电缆分布电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化。
第6章 电感式传感器
6.1 电感式传感器 § 6.1.1 电感传感器的工作原理和等效电路 § 6.1.2 电感式传感器的结构类型及特性 § 6.1.3 电感传感器的测量电路
6.2 差动变压器式电感传感器 § 6.2.1 工作原理 § 6.2.2 差动变压器式传感器的特性
6.3 电涡流式传感器 § 6.3.1 电涡流式传感器的工作原理及特性 § 6.3.2 电涡流式传感器结构型式及特点 § 6.3.3 影响涡流传感器灵敏度的因素 § 6.3.4 测量电路
电感L与气隙长度 的关系如图所示。它是一条双曲线，所以非 线性是较严重的。为了得到一定的线性度，一般取 /0=0.1～0.2。
L
+L
L0
-L
-
0
X
6.4 电感式传感器的应用 § 6.4.1 电感传感器的应用 § 6.4.2 电涡流传感器的应用
※
电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测的物理
量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数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，实现由非电量到电量转换的装置。 ※ 自感式传感器（又称电感式传感器）即将非电量转
d Ls =
1
dL
Ls
1 - 2 LC L
考虑分布电容后，电感传感器的灵敏度增加了。因此，必须根据测试
时所用电缆长度对传感器进行标定，或者相应调整并联电容。 X
6.1.2 自感式传感器的结构类型及特性
常见的自感式传感器有变间隙式、变面积式和螺线管式三类。
1、变间隙式电感传感器
1-
线圈电感的相对变化量为：L
L0
=
1
1
-
若 ／0＜＜l，则可得
L
L0
=
0
0
2
0
3
0
4
X
同理可得当衔铁向下移动时的 L／L0为
X
Q——品质因数，Q=wL/R。 当电感传感器 Q值高时，即1/Q2《1，则上式可变为：
Zs
R
1- 2 LC
2
jL
1- 2 LC
= Rs
jLs
考虑分布电容时，电感传感器的有效串联电阻和有效电感都增加了， 而线圈的有效品质因数却减小。
电感传感器有效灵敏度为：
Z = R jL
当考虑并联分布电容时，阻抗为Zs
Zs
=
R
j L
1
j C
R jL
1
j C
=
R
jL 1 - 2 LC - 2 LC Q2
1 - 2LC 2 2LC Q 2
1 - 2 LC 2 2 LC Q 2
miSi m0S
因为铁磁材料其磁阻与空气隙磁阻相比较小，计算时可忽略
不计，这时有:
L = W 2m0S 2
由上式可知，当线圈及铁芯一定时，W为常数，如果改变d 或S时，L值就会引起相应的变化。电感传感器就是利用这一原理 做成的。最常用的是变气隙长度d 的电感传感器。由于改变d 和 S都是使气隙磁阻变化，从而使电感发生变化，所以这种传感器
l1
线圈 I A
.
Usr
S1
l2
S2
铁芯
衔铁
x Rm L(Z )
测出L可确定x。
X
若使得衔铁向上移动取为- ，得此时电感为：
L =
W 2m0S
2 0 -
则电感增量为：
L =
L - L0
=
L0
1
L L0
=-
0
0
2
-
0
3
0
4
-
由上式可见，线圈电感与气隙长度的关系为非线性关系，非线性
度随气隙变化量的增大而增大，只有当Δ 很小时，忽略高次项的存
在，可得近似的线性关系（这里未考虑漏磁的影响）。所以，单边变 间隙式电感传感器存在线性度要求与测量范围要求的矛盾。
当电感传感器确定后，这些参数即为已知量。
Rc C
L
Rh
Re
X
Rc C
L
Rh
Re
自感式传感器等效电路 *这里需要注意的是传感器等效电路的等效电容C，它主要是由线圈绕组的分布电容和
。 电缆电容引起。电缆长度的变化，将引起C的变化
X
忽略分布电容且不考虑各种损耗时，电感传感器阻抗为: