电感式传感器变换原理自感式传感器工作原理和基本特性

工作原理
线圈自感
W W 2 L
I I Rm
Ψ——线圈总磁链,单位：韦伯； I——通过线圈的电流，单位：安培； W——线圈的匝数； Rm——磁路总磁阻，单位：1/亨。
a)气隙型
b)截面型
c)螺管型
自感式传感器原理图
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Rm li /i Si 2 / 0S

0
2


0
3


得
L
L1
L2

2L0
0

1


0
2



0
4



对上式进行线性处理，即忽略高次项（3次及
以上项）得 灵敏度k0为
L
2
L0
0
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差动变隙式电感传感器
1-铁芯； 2-线圈； 3-衔铁
当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2
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L1
L0
0
1


0


0
2



当衔铁下移Δδ时
L2

L0
0

1
0

工作原理
一、 霍尔效应及霍尔元件
UH b
e EH
二、 霍尔元件基本结构
三、 霍尔元件基本特性
四、 霍尔传感器的应用
2. 霍尔式转速传感器
线圈中放入圆形衔铁，衔铁上下移动，可变自感 ， 螺管型传感器
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Rm

l1
1 s1

l2
2 s2

2 0 s0
通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 ，∵µ 》 µ0
2 l2 0s0 2s2
2 l1 0 s0 1 s1
2 Rm 0 s0
W2 L
k0 =
∆L
2L 0
=

（1）差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式传感器的两倍。
2
（2）单线圈是忽略

0

以上高次项，差动式是忽略
项，因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
3

0

以上高次
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为气隙总长度； 为铁心和衔铁中的磁路总长度；
1


0


0
2



0
3




对上两式作线性处理，即忽略高次项（2次及
以上项）后可得
L


L0
0
灵敏度为
k0 =
L

L0
= 0
变间隙式自感传感器的测量范围与灵敏度及线性度 （ / 0 1 ）是相矛盾的，因此变隙式自感式传感器 适用于测量微小位移场合。为了减小非线形误差，实际 中广泛采用差动变隙式电感传感器
W 20s0
Rm
2
L与δ之间是非线性关系
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当衔铁上移Δδ时，则 代入上式并整理得
当衔铁处于初始位置时， 初始电感量为
L0
W 20s0 2 0
L L0 L 0
L

L0
L

W 2 0s0 2( 0 )

L0
1
0

为铁心和衔
0
铁材
料相对磁导
率；
s为气隙磁通截面积；
L
W2
W 20 s
l l
l l / r
0s 0rs
灵敏度
K W 20
L K s ll/r
变面积式自感传感器输入与输出呈线性关系；因此 可望得到较大的线性范围。但是与变气隙式自感传 感器相比，其灵敏度降低。
1

0


0
2



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同理，当衔铁随被测物体的初始位置向下 移动时，有
L
L0
0
1


0


0
2



0
3



L0 L0

0
l i ——各段导磁体的长度； µi——各段导磁体的磁导率； S i ——各段导磁体的截面积； δ ——空气隙的厚度； µ0 ——真空磁导率 S ——空气隙截面积
L N 2 / li / iSi 2 / 0S
L f ,S
L f1 变气隙型传感器
L f2 S 变截面型传感器
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/ 0 1 上式用泰勒级数展开成如下的级数形式
L
L0
L
L0 1
Leabharlann 0 02



L L0
0
1

0


0
2



L L0

0