电感式传感器.ppt
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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
《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。
差动变压器电感式传感器(互感式) 教学PPT课件
阅读并分析：P70
（1）零点残余电压是什么意思？ （2）零点残余电压产生的原因？ （3）零点参与电压的消除方法？
4.2.2 螺旋管式差动变压器
1、结构
阅读并回答：P67
（1）结构组成中包含了什么？ （2）一次线圈和二次线圈是如何布局的？
1-初级线圈 2、3-次级线圈 4-铁芯
2、等效电路
阅读并回答：P71
阅读并回答：P72-P73
（1）两个二次线圈的输出信号做了什么处理？ （2）当两个二次线圈的同名端a,c都为+极性 时，电容C1上的极性哪个为正？ （3）当两个二次线圈的同名端a,c都为-极性 时，电容C1上的极性哪个为正？
从电路结构可知，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
Uo U24 U68
➢ 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以Uo=0； ➢ 当衔铁在零位以上时，因为U24 > U68 ，则Uo>0； ➢ 当衔铁在零位以下时， 则有U24< U68，则Uo<0。 Uo的正负表示衔铁位移的方向。
判断位移的大小和方向 ➢ 相敏检波电路
差动变压器的分类
阅读并回答：P67 （1）差压变压器的结构有几种什么形式？ （2）实际应用最多的是哪一种？
差动变压器的应用？
4.2.1 变隙式差动变压器
1、结构
阅读并回答：P67
（1）结构组成中包含了什么？ （2）一次线圈是如何连接的？ 二次线圈是如何连接的？
【提问】差动变压器与差动式变磁阻传感器区别？
（1）衔铁上移时，互感系数M1和M2如何变化？ （2）衔铁上移时，二次绕组1和二次绕组2的感应电动势如何变化？
《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。
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
传感器课件第四章电感式传感器
未来发展方向与趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展， 电感式传感器将逐渐实现智能化，能够
自主完成数据采集、处理和分析。
微型化
随着微电子技术的不断发展，电感 式传感器的体积和重量逐渐减小，
未来将更加注重微型化设计。
A
B
C
D
网络化
随着物联网技术的不断发展，电感式传 感器将逐渐实现网络化，能够实现远程 控制和数据传输。
CHAPTER
电感式传感器的未来发展与挑战
新材料与新技术的应用
新型磁性材料
随着新材料技术的不断发展，新型磁 性材料如稀土永磁材料、铁氧体等在 电感式传感器中的应用将更加广泛， 以提高传感器的性能和稳定性。
新型导电材料
采用新型导电材料如石墨烯、碳纳米管 等，能够提高线圈的导电性能和耐高温 性能，进一步优化电感式传感器的响应 速度和测量范围。
TITLE
电感式传感器课件第 四章
演讲人姓名
目 录
Ⅰ
点
电
感
击
式
传
添
感
器
加
概 述
正
文
Ⅱ
点
点电
与感
击
优式
势传
添
感
器
加
的 特
正
文
CONTENTS
Ⅲ
点
理电
与感
击
技式
术传
添
实感
现器
加
的 原
正
文
Ⅳ
点
用电
实感
击
例式
传
添
感
器
加
的 应
正
文
Ⅴ
点
来电
传感器技术课件——电感式传感器PPT课件
L
lr2
可以看出，插入铁芯后，线圈电感的增量和相对增量均与铁芯的插入深度 X 成正比。如果螺管内磁场强度均匀分布的范围大，就可以获得较大的线 性位移传感器。
这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移测量。 为了提高灵敏度和线性度，常采用差动螺管式电感传感器。
.
9
三种类型比较： 变间隙型：气隙型自感传感器灵敏度高，它的主要缺点是非线 性严重，为了限制线性误差，示值范围只能较小；它的自由行 程小，因为衔铁在运动方向上受铁心限制，制造装配困难。
【互感M】由于一个电路中电流变化，而在邻近另一个电路中引起感 生电动势的现象 。用互感系数来表示器件在互感现象方面的特性， 代号M。
电感式传感器
自感型 互感型
常为差动 变压器式
.
变磁阻式 涡流式
变间隙式 变面积式 螺线管式
2
1.自感式传感器---变磁阻式
传感器由线圈、铁心和衔铁组成。工作时衔铁与被测物体连接，被测物体 的位移引气隙磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。
较小气隙变化范围内工作。由于气隙变化甚小，即 远小于0时（一般要求小于10倍以上），S进一步 近似为：
S N 20 A0 2 02
x 此时S可近似为常数。因此，这种传感器一般只 适用于大约0.001－1mm范围的小位移测量。
对于变间隙式,改善非线性，提高灵敏度的方法如下:接成差动型
.
7
根据结构形式，自感传感器可分为：气隙型、螺线管
4.3 电感式传感器
把被测量转换为电感变化的一种传感器
被测信息
敏感元电件感元电转件感换元件
输出信息 信号调理电路
基于电磁感应原理，把被测量 （如位移、振动、压力、应变、 流量、比重等）转化为电感线 圈的自感系数或互感系数变化
电感式传感器.ppt
一、 高频反射式涡流传感器 5、测量电路
2. 调频式电路
f (x)
图 调频式测量电路 (a) 测量电路框图； (b) 振荡电路
2. 调频式电路
调频电路是把传感器接在一个LC 振荡器中， 与调幅电路不同的是将回路的谐振频率作为输出量。 当传感器线圈与被测物体间的距离变化时，引起传感器线
圈的电感量L 发生变化，从而使振荡器的频率改变，然后 通过鉴频器将频率的变化变换成电压输出。
—— 电阻温度系数
6、电涡流探伤 —— 检查金属表面裂纹、焊接部位的探伤
传感器与被测体距离不变，裂纹将引起金属的电阻率、 磁导率变化，综合引起传感器参数变化。
电涡流方法在输电线损伤检测中的应用
输电线路完好对输电系统安全运行极为重要。 材质脆变：交变张力、振动引起的弯曲应力、气温变化 表面损伤：雷击、电气闪络 腐蚀：海滨、工业区用电
齿轮齿 数
3、测量膜厚
膜厚 d x0 x L L0 L
4、测量板材厚度
d D ( x1 x2 )
厚 度 给定 系 统
x1
S1
带材
S2
检波 比 较 电压 检波
＋－ －
x2
加法器
指 示 仪表
x
5、测量温度
1 01 (t1 t0)
1、 0 —— 温度为 t1 和 t0 时的电阻率
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
按电磁感应原理分为: 自感式和互感式
按工作方式不同分为: 变磁阻式、变压器式、电涡流式等。
各种电感式传感器
电 感 粗 糙 度 仪
接近式传感器
非接触式位移传感器 测厚传感器
§3 涡流式电感传感器
电感式传感器(3)知识课件
结构：主要由线圈和框架组成。线圈安置在框架上，线圈可以绕成一 个扁平的圆形粘贴在框架上，也可以在框架上开一个槽，导线绕制在 槽内形成一个线圈。
结构特点：电涡流式传感器的主体是激磁线圈。由此：线圈的性能和 几何尺寸、形状对整个测量系统的性能将产生重要的影响。
线圈的选择：一般情 况下，线圈的导线采 用高强度漆包线；要 求较高的场合，可以 用银或银合金线；在 较高温度条件下，需 要用高温漆包线。
一般说来，被测体的电导率越高，灵敏度也越高；磁导率则 相反，被测体的磁导率越高，灵敏度越低，而且被测导体有剩磁， 将影响测量结果，应予消磁。 (2)被测导体表面镀层对测量精度的影响：
若镀层性质和厚度不均匀，在测量转动或移动的被测物体时， 这种不均匀将形成干扰信号，影响测量精度，尤其是激励频率较 高时，电涡流的贯穿深度减小，这种干扰影响更大。
检波
高频反射式涡流测厚 仪测试系统原理图
为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响, 在带材的 上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S1、S2 。
S1、 S2与被测带材表面之间的距离分别为x1和x2。
§3.4 电涡流式传感器
线圈
铁芯
★ 气隙厚度变化型差动型传感器
x/2
结构：见图
x/2
工作原理：两个传感器构成差动工作方式，衔衔铁
铁最初居中，两侧初始电感为L0，当衔铁有
位移△x时，两个线圈的间隙分别为 x x 和 x x ，表明一个线圈自感增加，2 另一个
2
线圈自感减小，把两线圈接人电桥的相邻臂
时，输出灵敏度比单个的提高一倍，并且可
§3.4 电涡流式传感器
二、高频反射式电涡流传感器的基本结构
（3）被测导体形状对测量精度的影响： •若被测物体为平面，在涡流环的直径为线圈直径的1.8 倍处，电 涡流的密度衰减为最大值的5%，因而希望被测物体的直径不小 于线圈直径的1.8倍。 •当被测物体的直径为线圈直径的一半时，灵敏度将减小一半， 更小时，灵敏度则显著下降。
结构特点：电涡流式传感器的主体是激磁线圈。由此：线圈的性能和 几何尺寸、形状对整个测量系统的性能将产生重要的影响。
线圈的选择：一般情 况下，线圈的导线采 用高强度漆包线；要 求较高的场合，可以 用银或银合金线；在 较高温度条件下，需 要用高温漆包线。
一般说来，被测体的电导率越高，灵敏度也越高；磁导率则 相反，被测体的磁导率越高，灵敏度越低，而且被测导体有剩磁， 将影响测量结果，应予消磁。 (2)被测导体表面镀层对测量精度的影响：
若镀层性质和厚度不均匀，在测量转动或移动的被测物体时， 这种不均匀将形成干扰信号，影响测量精度，尤其是激励频率较 高时，电涡流的贯穿深度减小，这种干扰影响更大。
检波
高频反射式涡流测厚 仪测试系统原理图
为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响, 在带材的 上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S1、S2 。
S1、 S2与被测带材表面之间的距离分别为x1和x2。
§3.4 电涡流式传感器
线圈
铁芯
★ 气隙厚度变化型差动型传感器
x/2
结构：见图
x/2
工作原理：两个传感器构成差动工作方式，衔衔铁
铁最初居中，两侧初始电感为L0，当衔铁有
位移△x时，两个线圈的间隙分别为 x x 和 x x ，表明一个线圈自感增加，2 另一个
2
线圈自感减小，把两线圈接人电桥的相邻臂
时，输出灵敏度比单个的提高一倍，并且可
§3.4 电涡流式传感器
二、高频反射式电涡流传感器的基本结构
（3）被测导体形状对测量精度的影响： •若被测物体为平面，在涡流环的直径为线圈直径的1.8 倍处，电 涡流的密度衰减为最大值的5%，因而希望被测物体的直径不小 于线圈直径的1.8倍。 •当被测物体的直径为线圈直径的一半时，灵敏度将减小一半， 更小时，灵敏度则显著下降。
电感式传感器及应用PPT课件
11
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1．变气隙式（闭磁路式）自感传感器
• 由电感式
L
N 2S
同样可
知0
，
变
截
面
式
传
感
器
具
有
良
好
的
线
性
度
、
自
由
行程大、示值范围宽，但灵2敏度较低， 常用来测量较大位移量。
• 为扩大示值范围和减小非线性误差，可采用差动结构。
12
第12页/共74页
2．螺线管式（开磁路式）自感式传感器
引言
根据法拉第电磁定律，当穿过闭合电路的磁通量 发生变化时，就会产生感应电动势，这种现象称为电 磁感应。利用这种现象可以构成各种各样的传感器。
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实 现测量的一种装置.
1
第1页/共74页
电感式传感器
原理
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
高频反射式电涡流传感器
52
第52页/共74页
（2）低频透射式
低频透射式电涡流传感器
53
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• 1．电桥电路测 量 电 路
• 2．调幅式（AM）电路 • 3．调频（FM）式电路（100kHz～1MHz）
它可以测量1～100mm范围内的机械位移，并具有测 量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。
32
第32页/共74页
基本工作原理
螺线管式差动变压器结构示意图 1— 一次绕组 2—二次绕组 3—衔铁 4—测杆
螺线管式差动变压器原理图
33
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输出特性
零点残余电动势
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1．变气隙式（闭磁路式）自感传感器
• 由电感式
L
N 2S
同样可
知0
，
变
截
面
式
传
感
器
具
有
良
好
的
线
性
度
、
自
由
行程大、示值范围宽，但灵2敏度较低， 常用来测量较大位移量。
• 为扩大示值范围和减小非线性误差，可采用差动结构。
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2．螺线管式（开磁路式）自感式传感器
引言
根据法拉第电磁定律，当穿过闭合电路的磁通量 发生变化时，就会产生感应电动势，这种现象称为电 磁感应。利用这种现象可以构成各种各样的传感器。
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实 现测量的一种装置.
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电感式传感器
原理
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
高频反射式电涡流传感器
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（2）低频透射式
低频透射式电涡流传感器
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• 1．电桥电路测 量 电 路
• 2．调幅式（AM）电路 • 3．调频（FM）式电路（100kHz～1MHz）
它可以测量1～100mm范围内的机械位移，并具有测 量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。
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基本工作原理
螺线管式差动变压器结构示意图 1— 一次绕组 2—二次绕组 3—衔铁 4—测杆
螺线管式差动变压器原理图
33
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输出特性
零点残余电动势
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。
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“检波”与“整流”的含义相似，都指能将交流输入转 换 成直流输出的电路。检波多用于描述信号电压的转换。
其输出的直流电压的大小与被测位移的关系
当衔铁向下位移时，检流计的仪表指针正向偏转， 当衔铁向上位移时，检流计的仪表指针反向偏转。
检测与传感器
自感传感器
5.电感测微仪
机电一体化技术
测量微小位移，可以发现机械零部件的微小变化（表面粗糙度变化、尺寸偏差、外行 轮廓变化），了解机械运作的正常状况，防止机械故障的产生；测量微小位移，可以 知道桥梁、水坝等建筑物的变形，从而采取有效的措施，防止重大事故的发生。
灵敏度
差动变压器的灵敏度一般可达到0.5～5V/mm，行程越小， 灵敏度越高。
零点残余电压
实际上, 当衔铁位于中心位置时, 差动变压器输出电压并不等于 零, 差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，
检测与传感器
互感传感器
如何判断位移的方向
机电一体化技术
问题提出
差动变压器输出的是交流电压, 它与衔铁位移成正比。若用交流 电压表测量, 只能反映衔铁位移的大小, 而不能反映移动方向。
检测与传感器
互感传感器
相敏检波电路
机电一体化技术
差动相敏检波电路 差动变压器位移测量系统原理框图
检测与传感器
电磁流量计
商用位移传感器
机电一体化技术
差动变压器式传感器可以直接用于位移测量, 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。
小量程交流位移传感器
交流位移传感器
互感传感器
工作原理
当活动衔铁处于初始平衡位置时
•
•
U 21 U 22
•
•
•
U 0 U 21 U 22 0
机电一体化技术 差动变压器输出电压为零。
活动衔铁向上移动时 U 0 U 21 U 22 0 输出电压与激磁源电压同相。
活动衔铁向下移动时 U 0 U 21 U 22 0输出电压与激磁源电压反相。
自感传感器
L N2 Rm
机电一体化技术
铁心、线圈、衔铁
Rm
RC
R
L1
1S1
L2
2S2
2 0S0
Rm
R
2 0S0
L N 2 N 20s0 Rm 2
检测与传感器
自感传感器
机电一体化技术
变气隙型位移传感器：面积和长度不变，改变气隙长度； 变面积型位移传感器：长度和气隙不变，改变面积； 螺管型电感位移传感器：线圈中放入圆柱形衔铁。
电涡流传感器
电桥电路 相敏检波与整流
谐振电路
检测与传感器电感传感器电感与 Nhomakorabea场的关系
X L L
XL
电能------磁场
XL
N2 Rm
Rm
l
S
机电一体化技术
检测与传感器
电感式传感器
一、自感传感器
机电一体化技术
位移是机械量中最重要的参数之一，可用于位移测量的传感器的种类也很 多，电感式传感器因其具有结构简单可靠、输出功率大、抗干扰好、对环 境要求不高、价格低廉等特点在位移测量方面获得了非常广泛的应用。
L N 2 N 20s0 Rm 2
工件 直径 不同
测杆
上下
移动
电感 变化
检测与传感器
自感传感器
2.差动自感传感器
机电一体化技术
差动电感传感器是将有公共衔铁的两个完全 相同的自感传感器结合在一起。
因此差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频 率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小， 从而减小了测量误差。
•
•
U0
U
Z
2Z
当测杆下降时, 上述变化相反
当衔铁向不同方向移动相同位移时，输出电压的大小相等， 方向相反，即相位差180 ，可以反映出衔铁移动的方向。
•
•
U0
U
Z
2Z
检测与传感器
自感传感器
4.如何判断位移方向
问题提出 普通仪表不能判断位移方向
机电一体化技术
解决办法
采用相敏检波电路可以判断位移的方向。
检测与传感器
自感传感器
3.如何将电感的变化量转变成电压信号
机电一体化技术
采用交流电桥电路，可以将电感的变化量转变成电压的变化量。
铁芯或衔铁处于中间位置时,
Z1 Z2
由于线圈完全对称，两线圈的阻抗相等,
•
U0
，电桥处于平衡状态，输出电压
•
U0 0
当测杆上升时，
。
上线圈阻抗增加, 即Z1 = Z +ΔZ； 下线圈阻抗减少,即Z2 = Z - ΔZ ,则
可见，输出电压的相位反映了衔铁的运动方向， 输出电压的大小反映了衔铁的位移大小。但是 采用普通交流电压表不能反映出衔铁位移的方向。
检测与传感器
互感传感器
主要特性
机电一体化技术
线性范围
理想的差动变压器输出电压应与衔铁位移成线形关系， 实际上衔铁和线圈的尺寸对线性有直接影响。差动 变压器中间部分磁场较强且均匀分布，所以中间部分 线性较好，其线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。
其测量值中将包含零点残余电压也将影响测量效果。
为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的, 实际 测量时, 常常采用差动整流电路和相敏检波电路进行测量。
检测与传感器
互感传感器
差动整流电路
机电一体化技术
差动整流电路 (a)全波电流输出 (b)半波电流输出 (c)全波电压输出 (d)半波电压输
出
差动整流电路输出为直流，便于远距离传输, 因而获得广泛应用。
输出标准信号直流位移传感器
LVDT位移传感器
检测与传感器
压力传感器
机电一体化技术
LVDT（Linear Variable Differential Transformer，线性差动变压器）。
电感测微仪原理组成框图
检测与传感器
互感传感器
二、差动变压器
机电一体化技术
差动变压器也称为互感式传感器。它是一种线圈互感随衔铁位移变 化的电感式传感器，其原理类似于变压器。
螺线管式差动变压器 （a）螺线管式差动变压器结构图 （b） 差动变压器原理图
1-初级线圈 2-次级线圈 3-衔铁 4-测杆
检测与传感器
本次学习任务将制作一个电感式微位移测量仪。
图3-8 便携式表面粗糙度测量仪
检测与传感器
自感传感器
1.工作原理
机电一体化技术
自感式传感器实质上是一个带气隙的铁心线圈。
自感式电感传感器结构示意图 a)变气隙式 b)变截面式 c)螺线管式 1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-导轨 6-工件
检测与传感器
机电一体化技术
第九讲 电感式传感器
基本概念 自感传感器 差动变送器 电涡流传感器
检测与传感器
电感传感器
基本概念
机电一体化技术
定义
电感式传感器是一种建立在电磁感应基础上，利用线圈 的自感或互感系数的改变来实现非电量电测的一种装置。
位移
电感 L
电压
电感传感器
转换电路
力、应变、流量
自感式传感器 差动变压器
其输出的直流电压的大小与被测位移的关系
当衔铁向下位移时，检流计的仪表指针正向偏转， 当衔铁向上位移时，检流计的仪表指针反向偏转。
检测与传感器
自感传感器
5.电感测微仪
机电一体化技术
测量微小位移，可以发现机械零部件的微小变化（表面粗糙度变化、尺寸偏差、外行 轮廓变化），了解机械运作的正常状况，防止机械故障的产生；测量微小位移，可以 知道桥梁、水坝等建筑物的变形，从而采取有效的措施，防止重大事故的发生。
灵敏度
差动变压器的灵敏度一般可达到0.5～5V/mm，行程越小， 灵敏度越高。
零点残余电压
实际上, 当衔铁位于中心位置时, 差动变压器输出电压并不等于 零, 差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，
检测与传感器
互感传感器
如何判断位移的方向
机电一体化技术
问题提出
差动变压器输出的是交流电压, 它与衔铁位移成正比。若用交流 电压表测量, 只能反映衔铁位移的大小, 而不能反映移动方向。
检测与传感器
互感传感器
相敏检波电路
机电一体化技术
差动相敏检波电路 差动变压器位移测量系统原理框图
检测与传感器
电磁流量计
商用位移传感器
机电一体化技术
差动变压器式传感器可以直接用于位移测量, 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。
小量程交流位移传感器
交流位移传感器
互感传感器
工作原理
当活动衔铁处于初始平衡位置时
•
•
U 21 U 22
•
•
•
U 0 U 21 U 22 0
机电一体化技术 差动变压器输出电压为零。
活动衔铁向上移动时 U 0 U 21 U 22 0 输出电压与激磁源电压同相。
活动衔铁向下移动时 U 0 U 21 U 22 0输出电压与激磁源电压反相。
自感传感器
L N2 Rm
机电一体化技术
铁心、线圈、衔铁
Rm
RC
R
L1
1S1
L2
2S2
2 0S0
Rm
R
2 0S0
L N 2 N 20s0 Rm 2
检测与传感器
自感传感器
机电一体化技术
变气隙型位移传感器：面积和长度不变，改变气隙长度； 变面积型位移传感器：长度和气隙不变，改变面积； 螺管型电感位移传感器：线圈中放入圆柱形衔铁。
电涡流传感器
电桥电路 相敏检波与整流
谐振电路
检测与传感器电感传感器电感与 Nhomakorabea场的关系
X L L
XL
电能------磁场
XL
N2 Rm
Rm
l
S
机电一体化技术
检测与传感器
电感式传感器
一、自感传感器
机电一体化技术
位移是机械量中最重要的参数之一，可用于位移测量的传感器的种类也很 多，电感式传感器因其具有结构简单可靠、输出功率大、抗干扰好、对环 境要求不高、价格低廉等特点在位移测量方面获得了非常广泛的应用。
L N 2 N 20s0 Rm 2
工件 直径 不同
测杆
上下
移动
电感 变化
检测与传感器
自感传感器
2.差动自感传感器
机电一体化技术
差动电感传感器是将有公共衔铁的两个完全 相同的自感传感器结合在一起。
因此差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频 率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小， 从而减小了测量误差。
•
•
U0
U
Z
2Z
当测杆下降时, 上述变化相反
当衔铁向不同方向移动相同位移时，输出电压的大小相等， 方向相反，即相位差180 ，可以反映出衔铁移动的方向。
•
•
U0
U
Z
2Z
检测与传感器
自感传感器
4.如何判断位移方向
问题提出 普通仪表不能判断位移方向
机电一体化技术
解决办法
采用相敏检波电路可以判断位移的方向。
检测与传感器
自感传感器
3.如何将电感的变化量转变成电压信号
机电一体化技术
采用交流电桥电路，可以将电感的变化量转变成电压的变化量。
铁芯或衔铁处于中间位置时,
Z1 Z2
由于线圈完全对称，两线圈的阻抗相等,
•
U0
，电桥处于平衡状态，输出电压
•
U0 0
当测杆上升时，
。
上线圈阻抗增加, 即Z1 = Z +ΔZ； 下线圈阻抗减少,即Z2 = Z - ΔZ ,则
可见，输出电压的相位反映了衔铁的运动方向， 输出电压的大小反映了衔铁的位移大小。但是 采用普通交流电压表不能反映出衔铁位移的方向。
检测与传感器
互感传感器
主要特性
机电一体化技术
线性范围
理想的差动变压器输出电压应与衔铁位移成线形关系， 实际上衔铁和线圈的尺寸对线性有直接影响。差动 变压器中间部分磁场较强且均匀分布，所以中间部分 线性较好，其线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。
其测量值中将包含零点残余电压也将影响测量效果。
为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的, 实际 测量时, 常常采用差动整流电路和相敏检波电路进行测量。
检测与传感器
互感传感器
差动整流电路
机电一体化技术
差动整流电路 (a)全波电流输出 (b)半波电流输出 (c)全波电压输出 (d)半波电压输
出
差动整流电路输出为直流，便于远距离传输, 因而获得广泛应用。
输出标准信号直流位移传感器
LVDT位移传感器
检测与传感器
压力传感器
机电一体化技术
LVDT（Linear Variable Differential Transformer，线性差动变压器）。
电感测微仪原理组成框图
检测与传感器
互感传感器
二、差动变压器
机电一体化技术
差动变压器也称为互感式传感器。它是一种线圈互感随衔铁位移变 化的电感式传感器，其原理类似于变压器。
螺线管式差动变压器 （a）螺线管式差动变压器结构图 （b） 差动变压器原理图
1-初级线圈 2-次级线圈 3-衔铁 4-测杆
检测与传感器
本次学习任务将制作一个电感式微位移测量仪。
图3-8 便携式表面粗糙度测量仪
检测与传感器
自感传感器
1.工作原理
机电一体化技术
自感式传感器实质上是一个带气隙的铁心线圈。
自感式电感传感器结构示意图 a)变气隙式 b)变截面式 c)螺线管式 1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-导轨 6-工件
检测与传感器
机电一体化技术
第九讲 电感式传感器
基本概念 自感传感器 差动变送器 电涡流传感器
检测与传感器
电感传感器
基本概念
机电一体化技术
定义
电感式传感器是一种建立在电磁感应基础上，利用线圈 的自感或互感系数的改变来实现非电量电测的一种装置。
位移
电感 L
电压
电感传感器
转换电路
力、应变、流量
自感式传感器 差动变压器