第4章 电感式传感器及应用

2013-7-17
重庆工商职业学院
机电工程系
2.差动变压器式传感器
把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感 器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的 基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接， 故称差动变压器式传感器。 差动变压器结构形式：变隙式、变面积式和螺线 管式等。 在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动 变压器，它可以测量1～100mm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。 2.1．互感式传感器的工作原理 互感式传感器的工作原理类似变压器的作用原理
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3.2 测量电路 用于测量位移的电涡流式传感器有变间隙型、 变面积型和螺管型。 变间隙型电涡流传感器 变面积型电涡流传感器 螺管型电涡流传感器
4.电感式传感器的应用
4.1．差动变压器式力传感器
4.2．沉筒式液位计
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第四章 电感式传感器及应用
1.电感式传感器的工作原理 电感式传感器的工作原理是基于 电磁感应原理，它把被测量转化为电 感量变化的一种装置。按照转换方式 的不同可分为自感式（包括可变磁阻 式与涡流式）和互感式（差动变压器 式）两种。
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1.自感式传感器
自感式电感传感器主要有变间隙型、变面积型和螺管型三种类型。由 线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。 在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁 移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈 的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移 量的大小和方向。 1．变间隙型电感传感器 2．变面积型电感传感器 3．螺管型电感传感器 4．差动式电感传感器 为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动式电感传感器。 5．自感式传感器的测量电路 电感式传感器的测量电路有交流电桥式、变压器式交流电桥以及谐振 式等。
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差动变压器等效电路
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3．电涡流传感器来自百度文库

3.1 工作原理和基本结构、类型 根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时， 线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金 属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。 根据愣次定律，H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的 作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发 生变化。线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效 应。 一般讲，线圈的阻抗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到被测导体间 的距离有关。如果保持某些参数不变，而只改变一个参数，传 感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过与传感器配 用的测量电路测出阻抗Z的变化量，即可实现对该参数的测量。
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2．2差动变压器的结构类型
螺线管式差动变压器结构
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2.3．差动变压器式传感器测量电路

（1）差动变压器的输出是交流电压(用交流电压表测量，只能反映衔 铁位移的大小，不能反映移动的方向)； （2）测量值中将包含零点残余电压。 为了达到能辨别移动方向和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。 (1)差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将 整流的电压或电流的差值作为输出。 (2)相敏检波电路