变隙电感式压力传感器结构图.
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电感式传感器PPT课件
2
LC
2LC
Q2
(1
2LC)2
2LC Q
2
(4-17)
第4章 电感式传感器
当Q>>ω2LC且Ω2lc<<1
Z
R
(1 2LC)2
;
令
L'
L
(1 2LC)2
则
Z R' jL'
从以上分析可以看出，并联电容的存在，使有效串联损耗电阻及 有效电感增加，而有效Q值减小，在有效阻抗不大的情况下，它 会使灵敏度有所提高，从而引起传感器性能的变化。因此在测量 中若更换连接电缆线的长度，在激励频率较高时则应对传感器的 灵敏度重新进行校准。
为了使输出特性能得到有效改善，构成差动的两个变隙 式电感传感器在结构尺寸、材料、电气参数等方面均应完全 一致。
第4章 电感式传感器 图4-3 差动变隙式电感传感器
第4章 电感式传感器 4.1.3 测量电路
电感式传感器的测量电路有交流电桥、变压器式交流电桥 以及谐振式等。
1.
从电路角度看，电感式传感器的线圈并非是纯电感，该电 感由有功分量和无功分量两部分组成。有功分量包括：线圈线 绕电阻和涡流损耗电阻及磁滞损耗电阻，这些都可折合成为有 功电阻，其总电阻可用R来表示；无功分量包含：线圈的自感L, 绕线间分布电容，为简便起见可视为集中参数，用C来表示。 于是可得到电感式传感器的等效电路如图4-4所示。
其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动， 使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。 即一个电感量增大，一个电感量减小。电感的这种变化通 过电桥电路转换成电压输出，所以只要用检测仪表测量出 输出电压，即可得知被测压力的大小。
第4章 电感式传感器 4.1.5
第六章 自感式传感器 ppt课件
L f ,S
线圈中放入圆形衔铁
ppt课件
L f1 变气隙型传感器
L f2 S 变截面型传感器
可变自感 螺管型传感器。
7
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
螺旋管
l r
铁心 x
ppt课件 单线圈螺管型传感器结构图
19
6.4 螺线管式自感传感器
差动式螺管型传感器结构图
1-螺线管线圈Ⅰ； 2-螺线管线圈Ⅱ； 3-骨架； 4-活动铁芯
L0
L10
L20
r 2 m0W 2
l
1
mr
1
rc r
2
lc l
ppt课件
17
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
ppt课件
18
6.4 螺管型自感传感器
有单线圈和差动式两种结构形式。 单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈和一根 圆柱形铁芯。传感器工作时，因铁芯在线圈中伸入长度的变 化，引起螺管线圈自感值的变化。当用恒流源激励时，则线 圈的输出电压与铁芯的位移量有关。
ppt课件
16
6.3 变面积式自感传感器
传感器气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量 而变，设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同，则此变面 积自感传感器自感L为
L
l
W2 l
变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理
变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理当外部施加压力时，容器内的介质受到压力作用产生位移，从而改变
了容器底部磁铁与容器底部的距离，即气隙的厚度。
磁铁的运动会导致电
感产生变化。
电感是在一个变化的磁场中，电流发生变化时所产生的自感
应电动势。
在变气隙厚度电感式压力传感器中，电感是通过一个螺线管来实现的。
螺线管由若干匝的细铜线组成，上面串联着一个电阻。
当磁铁与螺线管上
的线圈相对运动时，磁场的变化会引起线圈中的电流变化，从而产生自感
应电动势。
通过接入一个外部电路，可以测量出电感式传感器中的电流变化。
电
流的变化与所加入的压力成正比。
因此，我们可以通过测量传感器中的电
流变化来确定压力的大小。
需要注意的是，变气隙厚度电感式压力传感器的灵敏度取决于气隙厚
度的变化。
一般来说，气隙越小，灵敏度越高。
同时，为了减小磁铁与螺
线管的磁阻，可以使用永磁体作为磁铁，以增加传感器的灵敏度。
总结起来，变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理是利用介质压力
导致容器底部磁铁和螺线管之间的气隙厚度变化，从而改变电感，进而测
量出压力的变化。
这种传感器具有结构简单、精度高、灵敏度高等优点，
广泛应用于工业自动化控制、航空航天、汽车等领域。
电感式传感器PPT课件
符号相反的变化。即一个电感量增大，另一个电感量减小。电
感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出。由于输出电压与 被测压力之间成比例关系， 所以只要用检测仪表测量出输出电 压， 即可得知被测压力的大小。
16
互感式传感器
互感式传感器——把被测的非电量变化转换为线圈互
感变化的传感器。 互感式传感器本身是其互感系数可变的变压器，当一次
Φm
Wi Rm
式中，Wi为磁动势；Rm为磁阻。
自感：L W 2 Rm
因为气隙厚度较小，可以认为气隙磁场是均匀的，若忽
略磁路铁损，则总磁阻近似为：
2
Rm 0 A
A ：气隙的有效截面积； 0 ：真空磁导率； ：气隙厚度 4
电感量计算公式 ：
W：线圈匝数；A ：气隙的有效截面积； 0 ：真空磁导率； ：气隙厚度。
20
差动变压器的转换电路：
主要采用反串电路和电桥两种。 反串电路：反串电路是直接把两个二次线
圈反向串接。这种情况下空载输出电压等 于二次侧线圈感应电动势之差，即：
U 0 E21 E22
21
桥路:如图所示：其中R1，R2是桥臂电阻，Rw是供调零用的电位 器。设R1＝R2，则输出电压：
17
螺管式差动变压器工作原理
１-活动衔铁； ２-导磁外壳； ３-骨架； ４-匝数为W1初级绕组； ５-匝数为W2a的次级绕组； ６-匝数为W2b的次级绕组
18
工作原理
当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置，两线圈互感相等： M1=M2
两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。 由于次级绕组反向串联，因此，差动变压器输出电压
的差动式电感传感器， 有ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)， 则
传感器原理及其应用_第3章_电感式传感器
1
2
P
r
x
为简化分析，设螺管线圈的长径 比 l / r 1 ，则可认为螺管线 圈内磁场强度分布均匀，线圈 中心处的磁场强度为：
B
x
2 2 N NBS 0 N r L0 I I l
IN H l 则空心螺管线圈的电感为：
第3章 电感式传感器
当线圈插有铁芯时，由于铁芯是铁磁性材料，使插入部分的磁 阻下降，故磁感强度B增大，电感值增加。
如果铁芯长度 l e 小于线圈长度l，则线圈电感为
L
0N [lr ( r 1)l e re ]
2 2 2
l2
第3章 电感式传感器 当l e增加 l e 时，线圈电感增大ΔL，则
L L
电感变化量为
0N [lr ( r 1)(l e l e )re ]
0 N 2 S N2 N2 线圈自感L为： L 2 Rm 2 0 S
分类：
变气隙厚度δ的电感式传感器； 变气隙面积S的电感式传感器；
变铁芯磁导率μ的电感式传感器；
第3章 电感式传感器
自感式电感传感器常见的形式
变气隙式
变截面式
螺线管式
1—线圈coil ；2—铁芯Magnetic core ；3—衔铁Moving core
，上式展开成泰勒级数： 1
非线性误差为
0
2
0
100%
0
第3章 电感式传感器
①差动式自感传感器的灵敏度 比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失 真小,如当Δδ/δ=10％时 , 单线圈γ＜10％；而差动式的 γ ＜1％ ③采用差动式传感器，还能抵 消温度变化、电源波动、外界 干扰、电磁吸力等因素对传感 器的影响
2
P
r
x
为简化分析，设螺管线圈的长径 比 l / r 1 ，则可认为螺管线 圈内磁场强度分布均匀，线圈 中心处的磁场强度为：
B
x
2 2 N NBS 0 N r L0 I I l
IN H l 则空心螺管线圈的电感为：
第3章 电感式传感器
当线圈插有铁芯时，由于铁芯是铁磁性材料，使插入部分的磁 阻下降，故磁感强度B增大，电感值增加。
如果铁芯长度 l e 小于线圈长度l，则线圈电感为
L
0N [lr ( r 1)l e re ]
2 2 2
l2
第3章 电感式传感器 当l e增加 l e 时，线圈电感增大ΔL，则
L L
电感变化量为
0N [lr ( r 1)(l e l e )re ]
0 N 2 S N2 N2 线圈自感L为： L 2 Rm 2 0 S
分类：
变气隙厚度δ的电感式传感器； 变气隙面积S的电感式传感器；
变铁芯磁导率μ的电感式传感器；
第3章 电感式传感器
自感式电感传感器常见的形式
变气隙式
变截面式
螺线管式
1—线圈coil ；2—铁芯Magnetic core ；3—衔铁Moving core
，上式展开成泰勒级数： 1
非线性误差为
0
2
0
100%
0
第3章 电感式传感器
①差动式自感传感器的灵敏度 比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失 真小,如当Δδ/δ=10％时 , 单线圈γ＜10％；而差动式的 γ ＜1％ ③采用差动式传感器，还能抵 消温度变化、电源波动、外界 干扰、电磁吸力等因素对传感 器的影响
第4章 电感式传感器
(c) 四节式
3
(d) 五节式
图4.12 差动变压器线圈各种排列形式 1 一次线圈；2 二次线圈；3 衔铁
三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高、线性范 围大，四节式和五节式改善了传感器线性度。
2.2 工作原理
以三节式差动变压器为例，将两个匝数相等的次级绕组的 同名端反向串联，当初级绕组W1加以激磁电压时，根据变压器 的作用原理在两个次级绕组W2a和W2b中就会产生感应电势，如 果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平 衡位置时，输出电压为零。
U1 U 2 j ( M 1 M 2 ) R1 jL1 其有效值为： (M1 M 2 )U1 U2 R12 (L1 ) 2
.
E 21 jM 1 I.1 . E 22 jM 2 I1
.
.
R1
M1
.
． U1 ～ M2
L21 L22 R22
U2
． ～ E22
(c)、(d) 螺线管式差动变压器
(e)、(f) 变面积式差动变压器
二次绕组
二次绕组 衔铁
一次绕组
图4.11 螺线管式差动变压器的结构示意图
螺管型差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节 式、四节式和五节式等形式。 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2
2
(a) 二节式
3
(b) 三节式
2
II. 变面积型灵敏度较小，但线性较好，量程较大； III.螺管型灵敏度较低，但量程大且结构简单。
1.4 差动式自感传感器
由于线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电 池吸力，会引起振动和附加误差，而且非线性误差较大。 外界的干扰、电源电压频率的变化、温度的变化都会 使输出产生误差。
3
(d) 五节式
图4.12 差动变压器线圈各种排列形式 1 一次线圈；2 二次线圈；3 衔铁
三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高、线性范 围大，四节式和五节式改善了传感器线性度。
2.2 工作原理
以三节式差动变压器为例，将两个匝数相等的次级绕组的 同名端反向串联，当初级绕组W1加以激磁电压时，根据变压器 的作用原理在两个次级绕组W2a和W2b中就会产生感应电势，如 果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平 衡位置时，输出电压为零。
U1 U 2 j ( M 1 M 2 ) R1 jL1 其有效值为： (M1 M 2 )U1 U2 R12 (L1 ) 2
.
E 21 jM 1 I.1 . E 22 jM 2 I1
.
.
R1
M1
.
． U1 ～ M2
L21 L22 R22
U2
． ～ E22
(c)、(d) 螺线管式差动变压器
(e)、(f) 变面积式差动变压器
二次绕组
二次绕组 衔铁
一次绕组
图4.11 螺线管式差动变压器的结构示意图
螺管型差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节 式、四节式和五节式等形式。 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2
2
(a) 二节式
3
(b) 三节式
2
II. 变面积型灵敏度较小，但线性较好，量程较大； III.螺管型灵敏度较低，但量程大且结构简单。
1.4 差动式自感传感器
由于线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电 池吸力，会引起振动和附加误差，而且非线性误差较大。 外界的干扰、电源电压频率的变化、温度的变化都会 使输出产生误差。
电感式传感器
2
3
......
L0 0 0 0
忽略高次项：
L 1
L 0
0
K
L
L 0
0
衔铁上移 , 0
L 2
L2
L 0
AN 2 0
2
0
0
AN
2
2
0
L0 0
当 1 时， 0
2
3
L2 L0
0
0
0
......
忽略高次项： L2
L0
0
4.1.3 差动式自感传感器
变气隙型差动式自感传感器
衔铁下移：
AN 2
L 0
1 2( )
0
AN 2
L 0
2 2( ) 0
L 1
L 1
0
0
0
2
0
3
......
L 2
L 1
0
0
0
2
0
3
......
L
L 2
L 1
2L
0 0
0
3
0
5
......
L L0
L L
的特性曲线。说明：电桥 25
输出电压的大小与衔铁的 0
位移量Δδ有关，相位与 25
衔铁的移动方向有关。若 50
设衔铁向上移动Δδ为负，
75
则U0为负；衔铁向下移 动Δδ为正，则U0为正，
100
相位差180°。
Ⅰ
Ⅱ
1
2
4
-Δ lδ Δ lδ 3
1 2 3 4 lδ/mm
2、变压器式交流电桥
电桥两臂Z1、Z2为传感器线圈阻抗 I
电感式传感器
将差动变压器和弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等） 相结合，可以组成各种形式的压力传感器。
5 4 6 7
～220V 稳压电源
振荡器 V
3 差动变压器 1 相敏检波电路
2
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
这种变送器可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输出 信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。
3.加速度传感器
• 用于测定振动物体的频率和振幅时其激励频率必 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。
1 2 振荡器 检 波 器 滤 波 器 输出
稳压电源
a
～220V
(b)
1 弹性支承 2 差动变压器
1
(a)
加速度a方向
电感式传感器
电感式传感器的概念
• 电感式传感器建立在电磁感应的 基础上，把输入物理量转换为线 圈的电感或互感的变化，在由电 流或电压的变化。
被测非电量
电磁 感应
自感系数L
互感系数M 测量电路
U I
电感式传感器
优点： 结构简单 工作可靠 灵敏度高 分辨率高 线性度较好 测量精度高 零点稳定 输出功率 较大 ，在检测技术 工业生产和科学研究领 域得到了广泛的应用。 缺点： 存在交流零位信号，不适于高频动态信号 测量。
电涡流式传感器的测量电路 • 利用电涡流式变换元件进行测量时，为了得 到较强的电涡流效应； • 通常激磁线圈工作在较高频率下，所以信号 转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。
1.调幅式（AM）电路
调幅式电路结 构
电磁炉工作示意图
电磁炉内部励磁线圈
5 4 6 7
～220V 稳压电源
振荡器 V
3 差动变压器 1 相敏检波电路
2
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
这种变送器可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输出 信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。
3.加速度传感器
• 用于测定振动物体的频率和振幅时其激励频率必 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。
1 2 振荡器 检 波 器 滤 波 器 输出
稳压电源
a
～220V
(b)
1 弹性支承 2 差动变压器
1
(a)
加速度a方向
电感式传感器
电感式传感器的概念
• 电感式传感器建立在电磁感应的 基础上，把输入物理量转换为线 圈的电感或互感的变化，在由电 流或电压的变化。
被测非电量
电磁 感应
自感系数L
互感系数M 测量电路
U I
电感式传感器
优点： 结构简单 工作可靠 灵敏度高 分辨率高 线性度较好 测量精度高 零点稳定 输出功率 较大 ，在检测技术 工业生产和科学研究领 域得到了广泛的应用。 缺点： 存在交流零位信号，不适于高频动态信号 测量。
电涡流式传感器的测量电路 • 利用电涡流式变换元件进行测量时，为了得 到较强的电涡流效应； • 通常激磁线圈工作在较高频率下，所以信号 转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。
1.调幅式（AM）电路
调幅式电路结 构
电磁炉工作示意图
电磁炉内部励磁线圈
《测试技术》第四章传感器的基本类型及其工作原理解读
三、电位计式传感器
令 R / RL m， Rx / R x
(x 0时, Rx 0; x 1时,
UL
U
1
x mx(1
x)
Rx R)得
U L 与 x 呈非线性关系
电位计式传感器原理图
U Rx
x
R
a
RL UL
非线性相对误差 为：
b
(UL )m0 (UL )m0 100% [1 (UL )m0 ]100%
第一节. 概 述 传感器的组成
敏感元件
被测量
转换元件 辅助电源
基本转换电路
电量
敏感元件，是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关 系的 某一物理量的元件。
转换元件，敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电 路参量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电 路），便可转换成电量输出。
第四节. 电容式传感器
三、变介电常数型电容传感器
C 2 h11 2 (h h1)2
ln R
ln R
r
r
2 h2 2 h1(1 2)
ln R
ln R
r
r
容器内介质的介电常数 1
容器上面气体介质介电常数 2
输出电容C与液面高度成线性关系
第四节. 电容式传感器
三、变介电常数型电容传感器 — 应用
积变化 △AA ，电阻率的变化为 △ρ ，相应的电阻变化为 dRdR。对
式 R l 全微分得电阻变化率 dR//RR 为：
s
dR dl 2 dr d Rl r
上式中：dl l 为导体的轴向应变量 l ；dr / r 为导体的横向应变量 r
由材料力学得：l r
式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为 0.3～0.5 左右
压力传感器工作原理图解
压⼒传感器⼯作原理图解随着⾃动化技术的进步，在⼯业设备中，除了液柱式压⼒计、弹性式压⼒表外，⽬前更多的是采⽤可将压⼒转换成电信号的压⼒变送器和传感器。
那么这些压⼒变送器和传感器是如何将压⼒信号转换为电信号的呢？不同的转换⽅式⼜有什么特点呢？今天电⼯学习⽹⼩编为⼤家汇总了⽬前常见的⼏种压的测量原理，希望能对⼤家有所帮助。
⼀、压电压⼒传感器压电式压⼒传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利⽤电⽓元件和其他机械把待测的压⼒转换成为电量，再进⾏相关测量⼯作的测量精密仪器，⽐如很多压⼒变送器和压⼒传感器。
压电传感器不可以应⽤在静态的测量当中，原因是受到外⼒作⽤后的电荷，当回路有⽆限⼤的输⼊抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应⽤在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸⼆氢胺、酒⽯酸钾钠和⽯英。
压电效应就是在⽯英上发现的。
当应⼒发⽣变化的时候，电场的变化很⼩很⼩，其他的⼀些压电晶体就会替代⽯英。
酒⽯酸钾钠，它是具有很⼤的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使⽤在室内的湿度和温度都⽐较低的地⽅。
磷酸⼆氢胺是⼀种⼈造晶体，它可以在很⾼的湿度和很⾼的温度的环境中使⽤，所以，它的应⽤是⾮常⼴泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应⽤了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为⼯作原理的传感器，是机电转换式和⾃发电式传感器。
它的敏感元件是⽤压电的材料制作⽽成的，⽽当压电材料受到外⼒作⽤的时候，它的表⾯会形成电荷，电荷会通过电荷放⼤器、测量电路的放⼤以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外⼒成正⽐关系的电量输出。
它是⽤来测量⼒以及可以转换成为⼒的⾮电物理量，例如：加速度和压⼒。
它有很多优点：重量较轻、⼯作可靠、结构很简单、信噪⽐很⾼、灵敏度很⾼以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取⼀系列的防潮措施，⽽输出电流的响应⼜⽐较差，那就要使⽤电荷放⼤器或者⾼输⼊阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地⼯作。
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。
《传感器与检测技术》课件——第3章 变磁阻式传感器
图3.15 等效电路
图3.16 等效电路
3.3.1 电涡流传感器的工作原理 金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。 一般地，线圈电感量的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数、激励电流频率，以及线圈与被测导体之间的距离有关。如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数恒定不变，则电感量就成为此参数的单值函数。如只改变线圈与金属导体间的距离，则电感量的变化即可反映出这二者之间的距离大小变化。
图3.22 调频式测量电路
图3.23 电桥法原理图
3.4 变磁阻式传感器的应用
3.4.1 自感式传感器的应用 1．压力测量 2．位移测量
图3.26 差动变压器式加速度传感器原理图
1—罩壳；2—差动变压器；3—插头；4—膜盒；5—接头；6—衔铁 图3.27 差动变压器式压力传感器原理图
3.4.3 电涡流式传感器的应用 1．测位移
图3.29 主轴轴向位移测量原理图
图3.29 主轴轴向位移测量原理图
图3.11 变间隙式
3.2.3 测量电路 1．差动整流电路 图3.12所示为典型的差动全波整流电压输出电路。这种电路把差动变压器的两个次级输出电压分别全波整流，然后将整流电压的差值作为输出，电阻R0用于调整零点残余电压。 图3.13所示为差动全波整流电压输出波形。
图3.18 高频反射式电涡流传感器
图3.19 低频透射式电涡流传感器
3.3.3 测量电路 1．载波频率改变的调幅调频式 测量电路由3个部分组成：电容三点式振荡器、检波器和射极跟随器。
图3.20 调频调幅式测量电路
2．调频式测量电路 3．电桥电路
变隙电感式压力传感器结构图
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三、 电涡流式传感器的应用
可用于测量压力、力、压差、加速度、振动、应变、流 量、厚度、液位等物理量。
1、位移测量
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5.3.4
• 1、位移测量 • 2、振幅测量 • 3、转速测量 • 4、无损探伤
被测体
电涡流式传感器 （a)振幅测量
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被测体
电涡流式传感器
变隙电感式压力传感器结构图
1、测量振动和加速度 差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将 悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加 速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以 Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
• 差动式的灵敏度与线性度比单线圈的高。
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• 2、差动变压器式传感器 • 差动变压器式传感器分变隙式、变面积和螺线管式三种，
螺线管式应用较广。
• 其原理为：当被测物体没有位移时，活动衔铁处于初始平 衡位置，变压器输出电压为零；当被测物体有位移时，变 压器输出电压不为零。
• 3、电涡流式传感器 • 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。当板块金属导
位移方向
（b)转速测量 图5.28 电涡流式传感器的应用
裂纹 （c)无损探伤
被测体
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本章小结
• 1、电感式传感器
• 它分变气隙厚度和变气隙面积两种，变气 隙厚度式使用广泛。
• 差动变隙式是由两个相同的线圈与磁路组 成。其原理为当被测体带动衔铁移动时， 使两个磁路的磁阻发生大小相等符号相反 的变化，引起两线圈产生大小相等、极性 相反的电感增量。
第九章汽车用传感器原理PPT课件
力的成本而生产的汽车上，必须要求传感器具有批量生产
的可能性，换句话说，汽车传感器在保障其性能的基础 上，成本尽可能低，而且通过简单的调整就能更换。 3、可靠性。同一般传感器一样，汽车传感器的可靠性 应是最重要，并且稳定性要好。 4、尽可能小型、质量轻、便于安装。 5、符合有关法规的要求。
第二节
汽车常用传感器原理
基 本 物 理 量
图9-3 变隙电感式压力传感器结构图
电 物 理 量
为 铁心与衔铁的初始气隙厚度， P 代表进气歧管的气压， 气压作用在膜盒腔内侧。当压力进入膜盒时，膜盒的顶端 在压力P 和大气压共同作用下产生压力差，使膜盒发生弹 性变形，膜盒的顶端产生位移。膜盒的顶端发生位移大小 与压力差成正比，衔铁就被膜盒带动产生移位，使气隙厚 度 发生变化，那么气隙的磁阻发生相应的变化，从而导 致电感的变化，引起流过线圈的电流也发生相应的变化， 这样电流表指示值就反映了被测压力的大小。 如图9-4所示，为差动变压器的工作原理图。将交流电压u1 加到变压器初级绕组上，因为穿过衔铁T的磁通发生变化， 在两个反向串联的次级绕组上就会产生电压u2和 u2′。
第一节
传感器概述
一 、传感器概念
人类获取的外界信息是依靠人的感觉器官感受的。在自 动控制系统中，也需要获取外界信息，这些需要依靠 相当于人的感觉器官的传感器来完成。图9-1表示了人 体与自动控制系统的对应关系。
图9-1 人体系统与自动控制系统的对应关系
表9—1 按传感器的工作原理分类
序号
1 2 3 4 5 6 7
工作原理
电阻式 电感式 电容式 阻抗式 磁电式 热电式 压电式
序号
8 9 10 11 12 13 14
工作原理
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第四节 变磁阻式传感器的应用
一、电感式压力传感器的应用 •当压力进入膜盒时，膜盒 的顶端在压力P 的作用下 产生与压力P 大小成正比 的位移，于是衔铁也发生 移动，从而使气隙发生变 化，流过线圈的电流也发 生相应的变化，电流表A的 指示值就反映了被测压力 的大小。
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线圈 U～ 铁芯 A
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• 2、差动变压器式传感器 • 差动变压器式传感器分变隙式、变面积和螺线管式三种， 螺线管式应用较广。 • 其原理为：当被测物体没有位移时，活动衔铁处于初始平 衡位置，变压器输出电压为零；当被测物体有位移时，变 压器输出电压不为零。 • 3、电涡流式传感器 • 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。当板块金属导 体置于交变磁场中，或在磁场中做切割磁力线运动时，导 体内将产生涡旋状的感应电流，此即电涡流效应。激磁线 圈通交变电流，周围形成交变磁场，导体内产生涡流，电 涡流磁场反抗原磁场，引起线圈等效阻抗发生变化，即可 建立阻抗与变量的单值关系，测量阻抗值，即可求得该被 测量。
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三、 电涡流式传感器的应用
可用于测量压力、力、压差、加速度、振动、应变、流 量、厚度、液位等物理量。
1、位移测量
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5.3.4
• • • • 1、位移测量 2、振幅测量 3、转速测量 4、无损探伤
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本章小结
• 1、电感式传感器 • 它分变气隙厚度和变气隙面积两种，变气 隙厚度式使用广泛。 • 差动变隙式是由两个相同的线圈与磁路组 成。其原理为当被测体带动衔铁移动时， 使两个磁路的磁阻发生大小相等符号相反 的变化，引起两线圈产生大小相等、极性 相反的电感增量。 •ห้องสมุดไป่ตู้差动式的灵敏度与线性度比单线圈的高。
衔铁
膜盒 P
图4－30 变隙电感式压力传感器结构图
1
当被测压力进入C形弹簧管时， 线圈 1 C形弹簧管产生变形， 其自 C形 弹 簧 管 由端发生位移，带动与自由 端连接成一体的衔铁运动， 输出 使线圈1和线圈2中的电感发 生大小相等、符号相反的变 化。即一个电感量增大，另 调机 械 零点 螺钉 一个电感量减小。电感的这 线圈 2 衔铁 P 种变化通过电桥电路转换成 ～ 电压输出。由于输出电压与 被测压力之间成比例关系， 图4-31 变隙式差动电感压力传感器 所以只要用检测仪表测量出 输出电压， 即可得知被测压 力的大小。
差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将
悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加 速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以 Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
B 1 2
1 —悬臂梁； 2 —差动变压器 1 A x(t )
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图4－32 差动变压器式加速度传感器原理图 4
2、 测量位移
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例1：板厚的测量
~
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例2. 测量力或压力
例：张力测量
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例3、 振动检测
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。 2018/9/17
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二、 差动变压器式传感器的应用 可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何
机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。
差动变压器 衔铁 线路板 壳体
插头 通孔 底座 膜盒 接头
图5.21 CPC型差压计
图5.20 微压传感器
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1、测量振动和加速度
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一、电感式压力传感器的应用 •当压力进入膜盒时，膜盒 的顶端在压力P 的作用下 产生与压力P 大小成正比 的位移，于是衔铁也发生 移动，从而使气隙发生变 化，流过线圈的电流也发 生相应的变化，电流表A的 指示值就反映了被测压力 的大小。
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线圈 U～ 铁芯 A
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• 2、差动变压器式传感器 • 差动变压器式传感器分变隙式、变面积和螺线管式三种， 螺线管式应用较广。 • 其原理为：当被测物体没有位移时，活动衔铁处于初始平 衡位置，变压器输出电压为零；当被测物体有位移时，变 压器输出电压不为零。 • 3、电涡流式传感器 • 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。当板块金属导 体置于交变磁场中，或在磁场中做切割磁力线运动时，导 体内将产生涡旋状的感应电流，此即电涡流效应。激磁线 圈通交变电流，周围形成交变磁场，导体内产生涡流，电 涡流磁场反抗原磁场，引起线圈等效阻抗发生变化，即可 建立阻抗与变量的单值关系，测量阻抗值，即可求得该被 测量。
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三、 电涡流式传感器的应用
可用于测量压力、力、压差、加速度、振动、应变、流 量、厚度、液位等物理量。
1、位移测量
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• • • • 1、位移测量 2、振幅测量 3、转速测量 4、无损探伤
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本章小结
• 1、电感式传感器 • 它分变气隙厚度和变气隙面积两种，变气 隙厚度式使用广泛。 • 差动变隙式是由两个相同的线圈与磁路组 成。其原理为当被测体带动衔铁移动时， 使两个磁路的磁阻发生大小相等符号相反 的变化，引起两线圈产生大小相等、极性 相反的电感增量。 •ห้องสมุดไป่ตู้差动式的灵敏度与线性度比单线圈的高。
衔铁
膜盒 P
图4－30 变隙电感式压力传感器结构图
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当被测压力进入C形弹簧管时， 线圈 1 C形弹簧管产生变形， 其自 C形 弹 簧 管 由端发生位移，带动与自由 端连接成一体的衔铁运动， 输出 使线圈1和线圈2中的电感发 生大小相等、符号相反的变 化。即一个电感量增大，另 调机 械 零点 螺钉 一个电感量减小。电感的这 线圈 2 衔铁 P 种变化通过电桥电路转换成 ～ 电压输出。由于输出电压与 被测压力之间成比例关系， 图4-31 变隙式差动电感压力传感器 所以只要用检测仪表测量出 输出电压， 即可得知被测压 力的大小。
差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将
悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加 速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以 Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
B 1 2
1 —悬臂梁； 2 —差动变压器 1 A x(t )
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图4－32 差动变压器式加速度传感器原理图 4
2、 测量位移
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例1：板厚的测量
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例2. 测量力或压力
例：张力测量
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例3、 振动检测
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。 2018/9/17
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二、 差动变压器式传感器的应用 可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何
机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。
差动变压器 衔铁 线路板 壳体
插头 通孔 底座 膜盒 接头
图5.21 CPC型差压计
图5.20 微压传感器
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1、测量振动和加速度
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