电感式传感器详解：自感与互感应用及优缺点

电感式传感器是传感器技术中的重要分支，主要用于测量各种非电量，如位移、振动、压力、应变、流量和比重等。本教学课件分为三个主要部分：自感式传感器、差动式变压器和电涡流式传感器。 自感式传感器基于电磁感应原理，其工作原理是将被测量的变化转化为线圈自感L的变化，进而通过转换电路转换为电压或电流输出。常见的自感式传感器类型包括变气隙式（磁路几何参数随被测变量变化）、变截面积式和螺线管式，它们的特点是结构简单，测量力小，具有高分辨率，例如机械位移可达到0.1微米，角位移0.1角秒，电压灵敏度可达数百mV/mm。然而，自感式传感器存在交流零位信号的问题，不适用于高频动态测量，并且线性度在几十微米到数百毫米范围内表现良好。 差动式变压器，即互感式传感器，是利用两个或多个线圈之间的互感来检测被测信号。这种类型的传感器在结构上通常包含一个固定线圈和一个可移动的铁芯，当被测物体位移时，互感量发生变化，从而输出电压信号。它们具有良好的重复性和线性度，但同样受限于交流零位信号的问题。 电涡流式传感器则利用涡电流效应，当金属物体靠近探测线圈时，由于电磁场的变化会激发涡电流，从而感应出信号。电涡流传感器特别适用于测量导电材料的位移，其优点是无磨损、抗干扰能力强，但对材料和环境条件敏感。 电感式传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、精密仪器等领域，如位移控制、振动监测、厚度测量等。实际应用案例包括各种机械设备的精确位置检测和运动控制。通过了解这些传感器的工作原理和特性，可以更好地选择和设计适合特定应用场景的电感式传感器系统。