吉林大学：《传感器原理及检测技术》课程PPT教学课件（讲稿）第五章 力敏传感器（5.2）电感式传感器（变磁阻）

2、特性分析 主要特性:灵敏度和线性度。当铁芯和衔铁采用同一种导 磁材料,且截面相同时,因为气隙l一般较小,故可认 为气隙磁通截面与铁芯截面相等,设磁路总长为l,则 +l R S 般1>>1,所以 R 2 2 L K K=140N2 R l +l/u I s+l/u 当气隙减少△时2+A=K 1-△l+1/

2、特性分析 主要特性:灵敏度和线性度。当铁芯和衔铁采用同一种导 磁材料，且截面相同时，因为气隙l δ一般较小，故可认 为气隙磁通截面与铁芯截面相等，设磁路总长为 l ，则 ( )       + − =        + − = r r r m l l S l l l S R        1  1 1 0 0         +  r r m l l S R     0 1 m r r l l K l l S N R N L      + = + = = 1 2 0 2 K=μ0N 2S 一般μr >>1，所以 r l l l L L K  −   +  +  = 1 当气隙减少△l 1 δ时

L+△L (+1un)(2-△l)+l/] △L,△ 自感的相对变化L 1+(1),△ +61 1+=8 L +()1。1+(04 1+(l4) 同理,当总气隙长度增加△时,自感减小为△L2,即 Ll+△l+1 11-1+ 1+l4 1+(2°4)

( ) ( )  r r l l l l l L L L =  +   −   +  +  1 ( )         +  −  +   =  r r l l l l l l l l L L         1 1 1 1 1 1 1 自感的相对变化 ( ) ( ) ( )         +         +    + +    + +    =   2 1 1 1 1 1 1 1 1 r r r l l l l l l l l l l l l L L             同理，当总气隙长度增加Δl δ时，自感减小为ΔL2，即 r l l l l L L     +  +  =  2 ( ) ( )         −         +    + +    − +   =  2 1 1 1 1 1 1 1 r r r l l l l l l l l l l l l            

若忽略高次项,则自感变化灵敏度为 △LL L K L △l 线性度δ= △L 1+(/l2:4) △L 2 60 ①当气隙l发生变化时,自感的变化与气隙变化均呈非 线性关系,其非线性程度随气隙相对变化/的增大 而增加; ②气隙减少△l所引起的自感变化△L1与气隙增加同样 △所引起的自感变化△L2并不相等,即△L1>△L2,其差 值随△的增加而增大

若忽略高次项，则自感变化灵敏度为 ( )r L l l l L l L K   +    =    = 1 1 ( )r l l l l      +    = 1 1 线性度 lδ L ΔL1 ΔL2 L0 lδ0 ①当气隙l δ发生变化时，自感的变化与气隙变化均呈非 线性关系，其非线性程度随气隙相对变化Δl δ /l δ的增大 而增加； ②气隙减少Δl δ所引起的自感变化ΔL1与气隙增加同样 Δl δ所引起的自感变化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2，其差 值随Δl δ /l δ的增加而增大

差动变气隙式自感传感器 结构由两个电气参数和磁 路完全相同的线圈组成。 (-△l6)/2 当衔铁3移动时,一个线圈 的自感增加,另一个线圈 尔缓(△y2 R 的自感减少,形成差动形 E 式。如将这两个差动线圈 分别接入测量电桥邻臂,则当磁路总气隙改变Δl时, 自感相对变化为 A=△1+A2=2. 1+ 1+l/l0·4 △L K △ L 2 △ 1+/l 1+l/(l2·)

差动变气隙式自感传感器 结构由两个电气参数和磁 路完全相同的线圈组成。 当衔铁3移动时，一个线圈 的自感增加，另一个线圈 的自感减少，形成差动形 式。如将这两个差动线圈 ( )         +         +    + +    =   +  =   2 1 2 1 1 1 1 1 2 r r l l l l l l l l L L L L L         E USC 1 3 4 2 Ⅰ Ⅱ R R (l-Δ l δ )/2 (l-Δ l δ )/2 分别接入测量电桥邻臂，则当磁路总气隙改变Δl δ时， 自感相对变化为 r L l l l L l L K   +   =    = 1 1 2 ' 2 1 ( ) 1         +    = r l l l l     

①差动式自感传感器的灵敏度比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失真小,如当△=10%时(略 去l/l4单线圈6<10%;而差动式的δ<1% 对差动气隙式传感器其△l/1与 ()的变化受到灵敏度和非线100 性失真相互矛盾的制约因此只能 适当选取。一般差动变隙式自感53 传感器△M=0.1~02时,可使23 传感器非线性误差在3%左右。0 其工作行程很小,若取1=2mm,则25 行程为0205)mm:较大行程50/△6 的位移测量常利用螺管式自感传75 感器 100 差动式自感传感器的输出特性 4 6/mm 1线圈Ⅰ自感特性;2线圈Ⅱ自感特性;3线圈Ⅰ与Ⅱ差动自感特性;4特性曲线

①差动式自感传感器的灵敏度比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失真小,如当Δl δ /l δ =10％时 (略 去l／l δ·μr ), 单线圈δ＜10％；而差动式的δ＜1％。 75 50 25 0 50 75 100 L/mH l δ /mm 100 25 LD 4 3 2 1 Ⅰ Ⅱ 1 2 3 4 -Δ l δ Δ l δ 对差动气隙式传感器其Δl δ /l δ与 l/(l δ μr )的变化受到灵敏度和非线 性失真相互矛盾的制约,因此只能 适当选取。一般差动变隙式自感 传感器Δl δ /l δ ＝0.1～0.2时，可使 传感器非线性误差在3％左右。 其工作行程很小,若取l δ ＝2mm,则 行程为(0.2—0.5)mm；较大行程 的位移测量,常利用螺管式自感传 感器 1 线圈Ⅰ自感特性； 2 线圈Ⅱ自感特性；3 线圈Ⅰ与Ⅱ差动自感特性；4 特性曲线 差动式自感传感器的输出特性