第6讲 电感式传感器ppt课件.ppt

《第6讲 电感式传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电感式传感器电感式传感器电磁感应被测非电量自感系数L互感系数M测量电路U、I、f自感式传感器电涡流式传感器互感式传感器电感式传感器被测量→自感L(互感M)→Uo（Io）电感式传感器的工作基础：电磁感应利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量电感式传感器电感式传感器自感式传感器（电感式传感器）互感式传感器差动变压器电涡流式传感器优点：工作可靠、寿命长灵敏度高，分辨力高精度高、线性好性能稳定、重复性好缺点：灵敏度、线性度和测量范围相互制约,传感器自身频率响应低,不适用于快速动态测量。2.微压力变送器F220V实验：3.3.1自感式传感器

2、气隙变小，电感变大，电流变小F3.3.1自感式传感器1工作原理自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。图1变隙自感式传感器3.3.1自感式传感器当匝数为N的线圈通以电流I产生磁通链为。磁通链与线圈电流之比称为自感系数，简称电感L式中：——为穿过每匝线圈的磁通。根据磁路的欧姆定律式中：——为磁路的总磁阻。由式（1）、式（2）可得：1工作原理（1）（2）（3）3.3.1自感式传感器要将被测非电量的变化转化为自感的变化，在线圈形状不变的情况下可以通过改变线圈匝数使得线圈的自感系数产生改变，相应地就可制成线圈匝

3、数变化型自感式传感器。要将被测量的变化转变为使线圈匝数变化是很不方便的，实际极少用。当线圈的匝数一定时，被测量可以通过改变磁路的磁阻的变化来改变自感系数。因此这类传感器又称为可变磁阻型自感式传感器。1工作原理3.3.1自感式传感器根据结构形式不同，可变磁阻式传感器又分为：气隙厚度变化型气隙面积变化型螺管型三种类型1工作原理目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器3.3.1自感式传感器电感量L：1工作原理(1)变隙式自感式传感器i—铁芯、衔铁材料第i段的导磁率；i—铁芯磁路第i段的长度；—空气隙的总长度；Si—铁芯、衔铁第i段的

4、截面积；S0—气隙的截面积；0—空气的导磁率;0=410-7H/m。磁路总磁阻：（3）（4）3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器通常气隙的磁阻比铁芯的磁阻大得多，铁芯磁阻可忽略不计。线圈的电感为：（5）（6）3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器上式表明：当线圈匝数为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数，改变δ或S0均可导致电感变化，因此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积S0的传感器。（6）3.3.1自感式传感器在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。

5、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工作原理图1变隙自感式传感器(1)变隙式自感式传感器3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器（6）输出特性L与δ之间是非线性关系，特性曲线如图2所示。图2变隙式电压传感器的L-δ特性3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器（7）当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0－Δδ，则此时输出电感为（8）当衔铁处于初始位置时，初始电感量为3.3.1自

6、感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器当Δδ/δ0<<1时（台劳级数）：（9）可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0的表达式，即(10)(11)同理，当衔铁随被测体的初始位置向下移动Δδ时，有（12）（13）对式（11）、（13）作线性处理，即忽略高次项后，可得（14）灵敏度为可见：变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。（15）与线性度衔铁上移：衔铁下移：无论上移或下移，非线性都将增大。图3差动变隙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变隙式电感传

7、感器。3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器衔铁上移Δδ：两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2分别由式（10）及式（12）表示，差动传感器电感的总变化量ΔL=ΔL1+ΔL2,具体表达式为：3.3.1自感式传感器1工作原理(1)变隙式自感式传感器对上式进行线性处理,即忽略高次项得（16）（17）灵敏度K0为比较单线圈式和差动式：①差动式变间隙电感传感器的灵敏度是单线圈式的两倍。②差动式的非线性项(忽略高次项)：单线圈的非线性项（忽略高次项)：由于Δδ/δ0<<1，因此，差动式的线性度得到明显改善。3.3.1自感式传感

8、器1工作原理(1)变隙式自感式传感器当固定δ，改变气隙导磁面积S0，自感L与S0成线性关系。如图4所示为气隙面积变化型自感传感器。3.3.1自感式传感器1工作原理(2)气隙面积变化型自感传感器线圈铁芯衔铁xD图4气隙面积变化型自感传感