3.6电感式传感器 ◆定义:利用电磁感应原理,将被测的非 电量转换成电磁线圈的自感或互感量变 化的一种装量。 ◆分类: 按照转换方式分类: ◆自感式; ◆互感式 按照结构方式分类: ◆变气隙式; ◆变截面式; ◆螺管式
3.6电感式传感器 定义：利用电磁感应原理，将被测的非 电量转换成电磁线圈的自感或互感量变 化的一种装量。 分类： ◼ 按照转换方式分类： 自感式； 互感式。 ◼ 按照结构方式分类： 变气隙式； 变截面式； 螺管式
自感式 1.可变磁阻式 由电磁感应原理,则在其中产生磁通Φn,其 大小与所加电流成正比: wom=li (3.22) 式中W一线圈匝数; L—比例系数,称为自感(H) 又据磁路欧姆定律有 R (3.23) 式中W1一磁动势(A) Rm-磁阻(H1) 将上式代入(3.22)得自感 (324)
一、自感式 1. 可变磁阻式 由电磁感应原理，则在其中产生磁通Φm，其 大小与所加电流i成正比： 式中W－线圈匝数； L—比例系数，称为自感(H)。 又据磁路欧姆定律有 式中Wi－磁动势（A） Rm－磁阻（H-1） 将上式代入（3.22）得自感 W Li m = (3.22) m i m R W = (3.23) Rm W L 2 = (3.24)
当不考虑磁路的铁损且当气隙δ较 小时,则该磁路的总磁阻 2 R PA Ho Ao (325) 式中 1-铁芯的导磁长度(m) ↓一铁芯磁导率(Hm) A一铁芯导磁截面积A=a×bm2); 图3.15可变磁阻式传感器基 5气隙宽(m) 本原理 空气导磁率,山=4×10 1—线圈2—铁芯3—衔铁 (H/m); A一空气隙导磁横截面积(m2) 忽略第一项情况下可得总磁阻Rm 近似为26 A0 (326)
当不考虑磁路的铁损且当气隙δ较 小时，则该磁路的总磁阻 式中 l－铁芯的导磁长度(m); μ－铁芯磁导率 (H/m); A－铁芯导磁截面积,A=a×b(m2 ); δ －气隙宽(m); μ0－空气导磁率, μ0=4π×10- 7 (H/m); A0－空气隙导磁横截面积(m2 ) 忽略第一项情况下可得总磁阻Rm 近似为 图3.15 可变磁阻式传感器基 本原理 1—线圈 2—铁芯 3—衔铁 0 0 2 A A l Rm = + (3.25) 0 0 2 A Rm (3.26)
将上式代入(3.24)则有 L WuoA (3.27) 262 当A固定,变化δ时,L与δ成非线性变化关系(见图315曲线) 此时传感器灵敏度 W Ao (328) 26 灵敏度S与δ的平方值成反比,由于不是常数,因此会产生非线性误 差。因此这种传感器常规定在较小气隙变化范围内工作。则由 (3.28)式得 WHo Ao wuo A Ao △δ 26 2(+△6) 2δ 当气隙变化甚小即Δ5<<δ时,灵敏度S进一步近似为 WfunA 26 (329) S此时为一定值,输出与输入近似成线性关系。实际应用中常选取 Δ6/6≤0.1。这种传感器适宜于测量小位移,一般为0.001~1mm
将上式代入（3.24）则有 当A0固定，变化δ时，L与δ成非线性变化关系（见图3.15曲线）， 此时传感器灵敏度 灵敏度S与δ的平方值成反比，由于不是常数，因此会产生非线性误 差。因此这种传感器常规定在较小气隙变化范围内工作。则由 （3.28）式得： 当气隙变化甚小即Δδ<<δ0时，灵敏度S进一步近似为 S此时为一定值，输出与输入近似成线性关系。实际应用中常选取 Δδ/δ≤0.1。这种传感器适宜于测量小位移，一般为0.001~1mm。 2 0 0 2 2 W A L = (3.27) 2 0 0 2 2 W A d dL S = = − (3.28) (1 2 ) 2 2( ) 2 0 2 0 0 0 2 2 0 0 0 2 2 0 0 2 − + = − = − W A W A W A S 2 0 0 0 2 2 W A S = (3.29)
线图 s=axb (a)可变磁阻式面积型电感传感器 (b)可变磁阻式螺线管型电感传感器 位 L1+L21 (c)差动式电感传感器工作原理及输出特性 图3.16变磁阻式电感传感器结构形式
图3.16 变磁阻式电感传感器结构形式