电感传感器详解：自感与差动变压器在振动测量中的应用

"自动检测技术及应用（第2版）课件——第三章 电感传感器，主要探讨动铁式速度传感器及其在电感传感器中的应用。" 电感传感器是自动检测技术中的重要组成部分，主要用于测量物体的位移、速度和加速度等物理量。在本章中，特别关注了动铁式速度传感器，这种传感器由永久磁铁、两个线圈、弹簧和壳体构成。永久磁铁通过柔软的弹簧支承，使其在壳体振动时能保持相对静止，从而能够近似反映出振动体的速度。然而，这种传感器在低频（10Hz以下）时输出电压较低，而在高频（1000Hz以上）时响应性能下降。 电感传感器分为自感式和互感式两类，其中自感传感器是电感传感器的典型代表。自感系数（L）描述了线圈自身产生的电磁感应能力，其大小与线圈的几何尺寸、材料性质以及是否存在铁芯等因素相关。自感的单位是亨利（H），实际应用中常用的单位有毫亨（mH）和微亨（μH）。自感传感器的值通常处于毫亨级别。 自感传感器的工作原理可以通过一个实验来理解：当改变交流接触器的活动铁心（衔铁）位置，即改变磁路的磁阻时，会发现串联的毫安表读数发生变化。这是因为磁阻的变化导致电感和感抗的改变，进而影响通过线圈的电流。例如，变隙式电感传感器，通过改变铁心与衔铁之间的气隙大小来调整电感，从而实现对位移的测量。 此外，还有变截面式和变极距式的电感传感器。变截面式传感器通过改变有效投影面积来调整电感，其特性近乎线性。而变极距式传感器则通过改变衔铁与固定铁心之间的距离来影响电感，其特性呈现双曲线趋势。这些传感器广泛应用于精密测量和工业自动化系统中，如位置控制、振动分析等领域。 在实际应用中，电感传感器的测量转换电路、零点残余电压、相敏检波电路和差动整流电路等都是关键设计元素，它们有助于提高传感器的精度和稳定性。同时，电流输出型传感器和二线制仪表的知识也是理解和使用电感传感器不可或缺的部分。 此外，本章还简要介绍了磁电式传感器的原理，这类传感器利用磁场变化来产生电信号，适用于速度和角位移的测量，具有较高的灵敏度和动态响应。 电感传感器是一种广泛应用的非接触式检测工具，其原理和设计方法对于理解自动检测技术的核心概念至关重要。通过深入学习和实践，我们可以更好地掌握这类传感器的使用，从而在各种工程和科研领域中实现精确的测量和控制。