电感式传感器工作原理与分类解析

"第三章电感式传感器传感器解析.ppt" 电感式传感器是利用电磁感应原理，通过检测线圈自感或互感的变化来测量各种物理量的一种装置。这种传感器通常由线圈绕组构成，可以用于测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩等多种参数。电感式传感器的主要优点包括高精度、大的输出功率以及宽的测量范围，但它们存在交流零位信号，不适合高频动态测量。 电感式传感器主要分为以下几种类型： 1. 变自感式（变磁阻）传感器：这种传感器的工作原理基于磁阻的变化。例如，变气隙式自感传感器，其结构通常包含两个铁芯、一个线圈、一个衔铁和弹簧。当衔铁移动，改变气隙厚度δ时，磁路中的磁阻发生变化，进而导致线圈电感值L的变化。线圈的自感L可以通过磁路欧姆定律计算，即L=N²*Φ/RM，其中N是线圈匝数，RM是磁路总磁阻，Φ是磁通量。在实际应用中，由于铁芯的磁导率远大于空气，因此即使气隙很小，线圈的自感也较大。 2. 差动变压器：差动变压器是一种特殊的电感式传感器，它有两个或更多相互连接的线圈，通过比较两个线圈的电压差来提高灵敏度和消除零点误差。 3. 电涡流传感器：电涡流传感器利用了电磁场与金属物体之间的相互作用。当金属目标接近传感器线圈时，会在金属中产生涡电流，进而影响线圈的自感。这种传感器常用于非接触式的位移、速度或振动测量。 电感式传感器的输出特性分析通常涉及线性度和非线性度。对于变气隙式传感器，L=f(δ)是非线性关系，而L=f(S)的特性曲线为直线。在实际应用中，初始电感量L0取决于气隙面积S和初始气隙厚度δ0。当衔铁移动∆δ时，电感量会相应地改变，这种变化可用于转换成对应的物理量测量。 总结来说，电感式传感器是通过感应线圈参数的变化来测量各种物理量的精密工具，广泛应用在工业自动化、汽车工程、航空航天等领域。其工作原理、结构设计和输出特性分析是理解并有效利用这类传感器的关键。在选择和使用电感式传感器时，需要根据具体应用场景的测量需求，如精度、动态性能和测量范围等因素进行综合考量。