《电感式传感器WL》PPT课件
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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
电子衡器
用于电子称重系统，实现物体 重量的精确测量。
汽车工业
用于检测气瓶压力、油量等参 数。
医疗设备
用于检测血压、心电等生理参 数。
CHAPTER
02
电感式传感器的组成与结构
感应线圈
01
感应线圈是电感式传感器的核心部分，通常由绕组和骨架组成 。
02
绕组是线圈的主体，通常由导电材料（如铜线）绕制而成，用
于产生磁场。
骨架是线圈的支撑结构，通常由绝缘材料制成，用于固定绕组
03
并保持其形状。
信号处理电路
信号处理电路是电感式传 感器的重要组成部分，用 于处理感应线圈产生的信 号。
信号处理电路通常包括放 大器、滤波器、相敏检波 器等，用于放大、滤波和 检测信号。
放大器用于将感应线圈产 生的微弱信号放大，以便 后续处理。
详细描述
电感式传感器能够快速准确地检测金属制品的存在、位置和尺寸，常用于自动化生产线 上的金属零件计数、分类和检测。它利用电感线圈的磁场变化来感知金属物体的接近，
从而实现非接触式的检测。
液位测量
总结词
电感式传感器在液位测量中具有防爆、耐腐 蚀和稳定性高的特点，适用于各种液体介质 的测量。
详细描述
电感式传感器通过测量液体的位移变化来感 知液位，通常与容器壁或浮子配合使用。由 于其结构简单、安全可靠，电感式传感器广 泛应用于石油、化工、食品等行业的液位测 量和控制。
流量测量
要点一
总结词
电感式传感器在流量测量中具有高精度、响应速度快和长 期稳定的特点，适用于各种流体介质的测量。
要点二
详细描述
电感式传感器通过测量流体流过传感器的速度来计算流量 ，通常与节流装置或涡轮配合使用。在石油、天然气、水 处理等领域，电感式传感器被广泛应用于流量测量和控制 系统中。
用于电子称重系统，实现物体 重量的精确测量。
汽车工业
用于检测气瓶压力、油量等参 数。
医疗设备
用于检测血压、心电等生理参 数。
CHAPTER
02
电感式传感器的组成与结构
感应线圈
01
感应线圈是电感式传感器的核心部分，通常由绕组和骨架组成 。
02
绕组是线圈的主体，通常由导电材料（如铜线）绕制而成，用
于产生磁场。
骨架是线圈的支撑结构，通常由绝缘材料制成，用于固定绕组
03
并保持其形状。
信号处理电路
信号处理电路是电感式传 感器的重要组成部分，用 于处理感应线圈产生的信 号。
信号处理电路通常包括放 大器、滤波器、相敏检波 器等，用于放大、滤波和 检测信号。
放大器用于将感应线圈产 生的微弱信号放大，以便 后续处理。
详细描述
电感式传感器能够快速准确地检测金属制品的存在、位置和尺寸，常用于自动化生产线 上的金属零件计数、分类和检测。它利用电感线圈的磁场变化来感知金属物体的接近，
从而实现非接触式的检测。
液位测量
总结词
电感式传感器在液位测量中具有防爆、耐腐 蚀和稳定性高的特点，适用于各种液体介质 的测量。
详细描述
电感式传感器通过测量液体的位移变化来感 知液位，通常与容器壁或浮子配合使用。由 于其结构简单、安全可靠，电感式传感器广 泛应用于石油、化工、食品等行业的液位测 量和控制。
流量测量
要点一
总结词
电感式传感器在流量测量中具有高精度、响应速度快和长 期稳定的特点，适用于各种流体介质的测量。
要点二
详细描述
电感式传感器通过测量流体流过传感器的速度来计算流量 ，通常与节流装置或涡轮配合使用。在石油、天然气、水 处理等领域，电感式传感器被广泛应用于流量测量和控制 系统中。
《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》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。
传感器技术——电感式传感器ppt课件优选全文
频
励频率应选得较
透
低。频率太高，
射
贯穿深度小于被
式
测厚度，不利于
进展厚度丈量，
通常选鼓励频率
为1kHz左右。
发射线圈L1和接纳线圈L2分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场集肤 效应小，浸透深，当低频(音频范围)电压e1加到线圈L1的两端后，所产生 磁力线的一部分透过金属板，使线圈L2产生感应电动势e2。但由于涡流耗 费部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板越厚时，损耗的能量越 大，输出电动势e2越小。因此，e2的大小与金属板的厚度及资料的性质有 关。实验阐明e2随资料厚度h的添加按负指数规律减少，因此，假设金属板 资料的性质一定，那么利用e2的变化即可测厚度。
1 234
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
6
5
型号
线性范围 线圈外径 分辨力
/m
/mm
/m
线性误差 （%）
使用温度 /C
CZF1-1000 1000
7
1
<3
-15+80
CZF1-3000 3000
15
3
<3
-15+80
CZF1-5000 5000
28
5
<3
-15+80
分析上表得出结论： 线圈外径与丈量范围及分辨力之间有何关系？
3 互感式传感器〔差动变压器式传感器〕
任务原理：电磁感应中的互感景象。
e12
M
di1 dt
互感M与两线圈的相对位置及周围介质的导磁才干等要 素有关，阐明两线圈之间的耦合程度。
〔一〕构造原理与等效电路
差动变压器分气隙型和螺管型两种。目前多采用螺管型差动变压器。
电感式传感器资料教学课件
信号处理单元通常由微处理器、A/D转换器和数 字信号处理算法等组成。
信号处理单元的设计和选择直接影响传感器的数 据处理能力和应用范围。
CHAPTER 03
电感式传感器的性能参数
灵敏度
灵敏度：指传感器输出变化量与引起 该变化量的被测变量增量之比。
灵敏度受多种因素影响，如线圈匝数、 磁导率、线圈截面等。
温漂与稳定性
稳定性：指传感器在长时间内保持其基本性能 参数的能力。
选用时需要了解传感器的温漂和稳定性参数，以确保 其在不同温度环境下能够正常工作并保证测量精度。
温漂：指传感器输出受温度变化的影响程度。
温度对传感器性能的影响是不可忽视的，因此需 要关注温漂和稳定性。
CHAPTER 04
电感式传感器的优缺点分析
响。
铁芯材料的选择也需考虑温度 系数和稳定性等因素，以确保 传感器在不同环境下的性能稳
定。
测量电路
测量电路是电感式传感器中的信号处理部分，用于将 感应线圈的电感量转换为可测量的电压或电流信号。
输0入2
标题
测量电路通常由差分放大器、相敏检波器和滤波器等 组成。
01
03
测量电路的设计和选择直接影响传感器的输出特性和 测量精度。
THANKS
[ 感谢观看 ]
输出信号不稳定
首先检查传感器是否受到外界干扰， 然后检查传感器安装是否稳固，最 后检查传感器参数设置是否正确。
日常维护与保养
定期清洁传感器外壳表面
保持传感器外壳表面清洁，可以防止灰尘和污垢对传感器性能的 影响。
检查传感器电缆
定期检查传感器电缆是否完好，如有破损应及时更换。
定期校准传感器
定期校准传感器可以确保测量结果的准确性，延长传感器的使用寿 命。
电感式传感器资料教学课件
信号处理电路
信号处理电路是电感式传感器的重要 组成部分，用于将感应线圈输出的电 信号进行放大、滤波和调制等处理。
信号处理电路的设计和选择应根据传 感器的具体应用和测量要求进行，以 确保传感器能够实现高精度、高稳定 性和低噪声的测量。
信号处理电路通常由运算放大器、滤 波器和调制解调器等组成，其作用是 提高信号的信噪比，减小测量误差和 干扰。
02
电感式传感器的组成与结 构
感应线圈
感应线圈是电感式传感器的主要组成 部分，通常由绕线线圈和铁磁芯组成 。
感应线圈的匝数、线径和绕线方式等 参数对传感器的性能有重要影响。
绕线线圈的作用是产生磁场，而铁磁 芯的作用是增强磁场，提高传感器的 灵敏度。
感应线圈的电气特性包括自感、互感 和分布电容等，这些特性对传感器的 测量精度和稳定性有直接影响。
在压力测量中的应用
总结词
电感式传感器能够将压力转换成电信号，实现压力的精确测量和控制。
详细描述
在压力测量中，电感式传感器通常与弹性元件结合使用，将压力转换为感应线圈和铁磁芯之间的位移，再通过互 感系数的变化检测压力。这种传感器具有高精度、高稳定性和低迟滞性的特点。
在液位测量中的应用
总结词
电感式传感器能够非接触地测量液体的液位 ，广泛应用于化工、石油、食品等行业的液 位检测和控制系统。
测量方法
01
02
03
直接测量法
通过电感式传感器直接测 量被测量的数值，如电流 、电压等。
比较测量法
将被测量与已知量进行比 较，通过电感式传感器获 取差值或比例关系。
间接测量法
根据被测量与其他参数之 间的关系，通过电感式传 感器和其他仪表联合测量 。
误差来源与分类
电感式传感器资料课件
零点漂移
检查传感器是否受到温度、湿度等环境因素 的影响，如有需要，进行相应补偿。
调整传感器的线性校准参数，提高其线性度 。
02
01
响应速度慢
检查传感器的响应速度设置，如有需要，进 行调整。
04
03
日常维护与保养
定期清洁
定期对传感器表面进行 清洁，保持其良好的工 作状态。
检查线路连接
定期检查传感器线路连 接是否牢固，如有需要 ，进行紧固。
市场前景分析
市场需求增长
随着工业自动化、智能家居、物联网等领域的快速发展，电感式 传感器的市场需求持续增长。
技术创新推动市场发展
技术创新不断推动电感式传感器的发展和应用，提高产品性能和降 低成本，进一步拓展市场空间。
竞争格局变化
随着新技术的涌现和应用领域的拓展，电感式传感器的竞争格局将 发生变化，新的竞争者将不断涌现。
智能化
集成化、智能化的电感式传感器能 够实现自校准、自诊断和自补偿功 能，提高测量可靠性和稳定性。
应用领域拓展
01
02
03
医疗健康
电感式传感器在医疗领域 的应用逐渐增多，如生理 参数监测、医疗机器人等 。
环境监测
用于监测空气质量、水质 、土壤成分等环境参数的 电感式传感器需求增加。
智能制造
在工业自动化和智能制造 领域，电感式传感器广泛 应用于位移、速度、角度 等参数的测量和控制。
零点校准
将传感器置于标准环境下，调整传感器的 零点，使其输出值为0。
B
C
线性校准
在标准范围内，选择多个点对传感器进行校 准，确保传感器输出值与标准值相符。
校准结果记录
记录校准过程中的数据和结果，以便后续分 析和处理。
《电感式传感器WL》PPT课件
LZ
Q
图3-27 涡流式传感器原理图
ppt课件
38
若x一定，变化或可实现材质鉴别或无损探伤。
ppt课件
39
集肤效应（趋肤效应）
涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集 中在金属导体的表面。
电涡流在金属导体内的渗透深度为：
h 5030 f
h渗透深度，cm； ρ金属导体的电阻率，Ω·cm；
使电感线圈具有高品质因数，忽略其损耗电阻，则电感线 圈上压降UL与固定电阻上压降UR互相垂直，当电感L变化 时，输出电压U0的幅值不变，相位角φ随之变化。
Δφ
U0 U0
3.1.5 零点残余电压
在电桥预平衡时，无法真正实现平衡，最后总要存 在着某个输出值ΔU0
图3-10 U0-l 特性
3.1.6 自感式传感器的特点以及应用
ppt课件
7
3.1.3 等效电路
从电路角度看，自感式传感器并非纯电感。 有功电阻Rq：线圈的铜损耗＋铁芯的涡流及磁滞损 耗。 无功阻抗：电感＋绕组间的分布电容C。
电感线圈等效电路
3.1.4 转换电路
自感式传感器把被测量的变化转变为电感量的变化。 为了测出电感量的变化，同时也为了送入下级电路 进行放大和处理，需要用转换电路把电感变化转换 成电压/电流的变化（幅值、频率、相位的变化）。
电感L W20S0
电感与线圈匝数2Wl0的平方成正比；与空气隙有效截
面积S0成正比；与空气隙长度l0所反比。
图3-2 截面型自感传感器
ppt课件
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图3-3 差动ppt自课件感传感器
4
3.1.2 灵敏度与线性度
线性度
电感L W20S0
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
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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。
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
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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
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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。
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扁平线圈
涡流区
金属
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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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第3章 电感式传感器
把被测量的变化转换为线圈自感或互感的变化。可以测 量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等物理量。
核心部分是可变自感或可变互感，一般要利用磁场作为 媒介或利用铁磁体的某些现象，把被测量转换成线圈自感或 互感的变化。
主要特征是具有线圈绕组。
自感原理：自感式传感器 互感原理：变压器式传感器、感应同步器 涡流效应：涡流式传感器 压磁效应：压磁式传感器
LZ
Q
图3-27 涡流式传感器原理图
ppt课件
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若x一定，变化或可实现材质鉴别或无损探伤。
ppt课件
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集肤效应（趋肤效应）
涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集 中在金属导体的表面。
电涡流在金属导体内的渗透深度为：
h 5030 f
h渗透深度，cm； ρ金属导体的电阻率，Ω·cm；
ppt课件
26
ppt课件
27
差动整流电路
ppt课件
28
3.2.4 零点残余电压的补偿
差动变压器也存在零点残余电压问题。零点残余电压 的存在使得传感器的特性曲线不通过原点，并使实际 特性不同于理想特性。
采用对称度很高的磁路线圈来减小零点残余电压在设 计和工艺上是有困难的，可在电路上采取补偿措施， 这是最简单有效的方法。
零点残余电压补偿电路
ppt课件
30
3.2.5 变压器式传感器的应用举例
差动变压器式位移传感器
1测头；2轴套；3测杆；4衔铁； 5线圈架；6弹簧；8屏蔽筒； 9圆片弹簧；10防尘罩
ppt课件
31
差动变压器式测力装置
弹性元件是簿壁圆筒，在
外力F 作用下，变形使差
动变压器的铁心产生微位 移，变压器次级产生相应 电信号。
转换电路
调幅电路 调频电路 调相电路
一、调幅电路 1、交流电桥
空载时，交流电桥的开路输出电压为：
接入负载时，交流电桥的输出电压为：
电阻平衡臂电桥
忽略直流电阻的变化，并且 电感线圈的品质因数设计的很大时：
ppt课件
11
变压器电桥
以上两种情况的空载输出完全一样。
但后者使用元件少，输出pp阻t课件抗小，广泛使用。
μ相对磁导率； f 激励源频率，Hz
频率f 越高，电涡流的渗透深度h越浅，集肤效应越严重。
故涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式。
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40
3.3.2 转换电路
涡流传感器把被测量的变化转换成传感器线圈的品质
因数Q、等效阻抗Z 和等效电感L的变化。转换电路的
①灵敏度比较好，输出信号比较大,信噪比较好； ②测量范围比较小，适用于测量较小位移； ③存在非线性； ④消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器（电磁 吸力）； ⑤工艺要求不高，加工容易。
图3-11 测气体压力的电感传感器
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18
P2
图3-12ppt课压件 差传感器
19
3.2 变压器式传感器
12
2、谐振式调幅电路
0
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13
二、调频电路
传感器电感L的变化将引起输出电压频率f 的变化。
把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路。 当L变化时，振荡频率随之变化，根据的f 大小即可 测出被测量值。
图3-8 调频电路
线性度较差，只有f 较大时才能达到较高 精度。
三、调相电路
传感器电感L的变化将引起输出电压相位φ的变化。 调相电桥电路，一臂为传感器L，一臂为固定电阻R。设计时
为了减小横向力或偏心力 的影响，传感器的高径比 应较小。
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32
2膜盒； 5差分变压器； 6衔铁
图3-25 微压传感器
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33
图3-26 加pp速t课件度传感器
34
案例：板厚测量
~
ppt课件
35
案例：张力测量
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3.3 涡流式传感器
3.3.1 工作原理
当金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，金属板中产生感 应电流，这种电流在金属板体内是闭合的，称为涡流(Eddy Current)。
3.1 自感式传感器
3.1.1 工作原理
衔铁
线圈
固定铁心
电感L W20S0
电感与线圈匝数2Wl0的平方成正比；与空气隙有效截
面积S0成正比；与空气隙长度l0所反比。
图3-2 截面型自感传感器
ppt课件
3
图3-3 差动ppt自课件感传感器
4
3.1.2 灵敏度与线性度
线性度
电感L W20S0
3.2.1 工作原理
将被测量转换为线圈间互感系数的变化。多采用差动形式。
A、B为山字形固定铁心
两个线圈，W1a及W1b为一次 绕组，W2a及W2b为二次绕组 C为衔铁。
气隙型差分变压器式传感器
截面积型差动ppt课变件压器式传感器
21
3.2.2 差动变压器式传感器等效电路
各r为线圈的直流电阻
幅频、相频特性曲线
2l0
截面型自感传感器是线性的； 气隙型自感传感器是非线性的。
变气隙型自感传感器的灵敏度
从提高灵敏度的角度看，初始空气隙 l0 应尽量小→测 量范围变小，灵敏度的非线性也将增加。
如采用增大气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提 高灵敏度，则传感器的几何尺寸和重量必将增大。
以上矛盾在设计传感器时应ppt课适件 当考虑。
使电感线圈具有高品质因数，忽略其损耗电阻，则电感线 圈上压降UL与固定电阻上压降UR互相垂直，当电感L变化 时，输出电压U0的幅值不变，相位角φ随之变化。
Δφ
U0 U0
3.1.5 零点残余电压
在电桥预平衡时，无法真正实现平衡，最后总要存 在着某个输出值ΔU0
图3-10 U0-l 特性
3.1.6 自感式传感器的特点以及应用
6
差动式气隙型自感传感器的灵敏度
与单极式相比，灵敏度提高了一倍，非线性大大 减小。
ppt课件
7
3.1.3 等效电路
从电路角度看，自感式传感器并非纯电感。 有功电阻Rq：线圈的铜损耗＋铁芯的涡流及磁滞损 耗。 无功阻抗：电感＋绕组间的分布电容C。
电感线圈等效电路
3.1.4 转换电路
自感式传感器把被测量的变化转变为电感量的变化。 为了测出电感量的变化，同时也为了送入下级电路 进行放大和处理，需要用转换电路把电感变化转换 成电压/电流的变化（幅值、频率、相位的变化）。
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23
灵敏度为：
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24
3.2.3 差分变压器式传感器的测量电路
差分变压器随衔铁的位移输出一个调幅波，直接 用电压表测量时存在下述问题：
①总有零点残余电压输出 → 零位附近的小位移 测量困难。
②交流电压表无法判别衔铁移动方向。
常采用差动相敏检波电路、差动整流电路来解决。
差动相敏检波电路
把被测量的变化转换为线圈自感或互感的变化。可以测 量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等物理量。
核心部分是可变自感或可变互感，一般要利用磁场作为 媒介或利用铁磁体的某些现象，把被测量转换成线圈自感或 互感的变化。
主要特征是具有线圈绕组。
自感原理：自感式传感器 互感原理：变压器式传感器、感应同步器 涡流效应：涡流式传感器 压磁效应：压磁式传感器
LZ
Q
图3-27 涡流式传感器原理图
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若x一定，变化或可实现材质鉴别或无损探伤。
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集肤效应（趋肤效应）
涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集 中在金属导体的表面。
电涡流在金属导体内的渗透深度为：
h 5030 f
h渗透深度，cm； ρ金属导体的电阻率，Ω·cm；
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差动整流电路
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3.2.4 零点残余电压的补偿
差动变压器也存在零点残余电压问题。零点残余电压 的存在使得传感器的特性曲线不通过原点，并使实际 特性不同于理想特性。
采用对称度很高的磁路线圈来减小零点残余电压在设 计和工艺上是有困难的，可在电路上采取补偿措施， 这是最简单有效的方法。
零点残余电压补偿电路
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3.2.5 变压器式传感器的应用举例
差动变压器式位移传感器
1测头；2轴套；3测杆；4衔铁； 5线圈架；6弹簧；8屏蔽筒； 9圆片弹簧；10防尘罩
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差动变压器式测力装置
弹性元件是簿壁圆筒，在
外力F 作用下，变形使差
动变压器的铁心产生微位 移，变压器次级产生相应 电信号。
转换电路
调幅电路 调频电路 调相电路
一、调幅电路 1、交流电桥
空载时，交流电桥的开路输出电压为：
接入负载时，交流电桥的输出电压为：
电阻平衡臂电桥
忽略直流电阻的变化，并且 电感线圈的品质因数设计的很大时：
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变压器电桥
以上两种情况的空载输出完全一样。
但后者使用元件少，输出pp阻t课件抗小，广泛使用。
μ相对磁导率； f 激励源频率，Hz
频率f 越高，电涡流的渗透深度h越浅，集肤效应越严重。
故涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式。
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3.3.2 转换电路
涡流传感器把被测量的变化转换成传感器线圈的品质
因数Q、等效阻抗Z 和等效电感L的变化。转换电路的
①灵敏度比较好，输出信号比较大,信噪比较好； ②测量范围比较小，适用于测量较小位移； ③存在非线性； ④消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器（电磁 吸力）； ⑤工艺要求不高，加工容易。
图3-11 测气体压力的电感传感器
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图3-12ppt课压件 差传感器
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3.2 变压器式传感器
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2、谐振式调幅电路
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二、调频电路
传感器电感L的变化将引起输出电压频率f 的变化。
把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路。 当L变化时，振荡频率随之变化，根据的f 大小即可 测出被测量值。
图3-8 调频电路
线性度较差，只有f 较大时才能达到较高 精度。
三、调相电路
传感器电感L的变化将引起输出电压相位φ的变化。 调相电桥电路，一臂为传感器L，一臂为固定电阻R。设计时
为了减小横向力或偏心力 的影响，传感器的高径比 应较小。
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2膜盒； 5差分变压器； 6衔铁
图3-25 微压传感器
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图3-26 加pp速t课件度传感器
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案例：板厚测量
~
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案例：张力测量
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3.3 涡流式传感器
3.3.1 工作原理
当金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，金属板中产生感 应电流，这种电流在金属板体内是闭合的，称为涡流(Eddy Current)。
3.1 自感式传感器
3.1.1 工作原理
衔铁
线圈
固定铁心
电感L W20S0
电感与线圈匝数2Wl0的平方成正比；与空气隙有效截
面积S0成正比；与空气隙长度l0所反比。
图3-2 截面型自感传感器
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图3-3 差动ppt自课件感传感器
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3.1.2 灵敏度与线性度
线性度
电感L W20S0
3.2.1 工作原理
将被测量转换为线圈间互感系数的变化。多采用差动形式。
A、B为山字形固定铁心
两个线圈，W1a及W1b为一次 绕组，W2a及W2b为二次绕组 C为衔铁。
气隙型差分变压器式传感器
截面积型差动ppt课变件压器式传感器
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3.2.2 差动变压器式传感器等效电路
各r为线圈的直流电阻
幅频、相频特性曲线
2l0
截面型自感传感器是线性的； 气隙型自感传感器是非线性的。
变气隙型自感传感器的灵敏度
从提高灵敏度的角度看，初始空气隙 l0 应尽量小→测 量范围变小，灵敏度的非线性也将增加。
如采用增大气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提 高灵敏度，则传感器的几何尺寸和重量必将增大。
以上矛盾在设计传感器时应ppt课适件 当考虑。
使电感线圈具有高品质因数，忽略其损耗电阻，则电感线 圈上压降UL与固定电阻上压降UR互相垂直，当电感L变化 时，输出电压U0的幅值不变，相位角φ随之变化。
Δφ
U0 U0
3.1.5 零点残余电压
在电桥预平衡时，无法真正实现平衡，最后总要存 在着某个输出值ΔU0
图3-10 U0-l 特性
3.1.6 自感式传感器的特点以及应用
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差动式气隙型自感传感器的灵敏度
与单极式相比，灵敏度提高了一倍，非线性大大 减小。
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3.1.3 等效电路
从电路角度看，自感式传感器并非纯电感。 有功电阻Rq：线圈的铜损耗＋铁芯的涡流及磁滞损 耗。 无功阻抗：电感＋绕组间的分布电容C。
电感线圈等效电路
3.1.4 转换电路
自感式传感器把被测量的变化转变为电感量的变化。 为了测出电感量的变化，同时也为了送入下级电路 进行放大和处理，需要用转换电路把电感变化转换 成电压/电流的变化（幅值、频率、相位的变化）。
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灵敏度为：
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3.2.3 差分变压器式传感器的测量电路
差分变压器随衔铁的位移输出一个调幅波，直接 用电压表测量时存在下述问题：
①总有零点残余电压输出 → 零位附近的小位移 测量困难。
②交流电压表无法判别衔铁移动方向。
常采用差动相敏检波电路、差动整流电路来解决。
差动相敏检波电路