第二章电感式位移传感器电感式位移传感器:是将被测物理量的位移转化为自感L,互感M的变化,并通过测量电感量的变化确定位移量。电感式位移传感器的主要类型:输出功率大、灵敏度高、稳定性好电感式位移传感器的特点:电感式位移传感器的主要类型有:自感式、互感式、涡流式和压磁式等电感式传感器的工作基础:电磁感应即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量被测物理量(非电量:位移、振动、压力、流量、比重)线圈自感系数L/互感系数M电压或电流(电信号)电磁感应测量电路(一)自感式电感位移传感器1.工作原理与结构自感式位移传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化,通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。在缠绕在铁心上的线圈中通以交变电流i,产生磁通Φm,形成磁通回路。A1L1线圈铁芯衔铁L2A2W1.工作原理与结构磁通与电流之间的关系LiNm)(;HLN自感线圈的匝数根据磁路欧姆定律mmRNi)(1HRm磁阻1.工作原理与结构mRNL2则002SSlRm));m/));)m/);2002mSHmmSHml气隙的导磁横截面积(真空磁导率(气隙厚度(积(铁心与衔铁中的导磁面,铁心与衔铁的磁导率(度(铁心与衔铁中的导磁长磁阻Rm在本例中包括三部分,铁芯、衔铁和气隙中的磁阻。1.工作原理与结构通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻SlS002002sRm则20022sNRNLm1.工作原理与结构20022sNRNLm1.工作原理与结构当铁芯的结构和材料确定后,自感L是气隙厚度δ和气隙磁通截面积S的函数。因此自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和螺管型。1.工作原理与结构变气隙型自感传感器——如果S保持不变,则L为δ的单值函数,可构成变气隙型自感传感器A1L1线圈铁芯衔铁L2A2W1.工作原理与结构变面积型自感传感器——如果保持δ不变,使S随位移而变,则可构成变面积型自感传感器;1.工作原理与结构螺线管型自感传感器——如果在线圈中放入圆柱形衔铁,当衔铁上下移动时,自感量将相应变化,就构成了螺线管型自感传感器。输出特性:L与δ之间是非线性关系,特性曲线如下图20022ANRNLmL+-oL0L0+LL0-L变气隙式电压传感器的L-δ特性变气隙型自感传感器(略)A1L1线圈铁芯衔铁L2A2W分析:当衔铁处于初始位置时,初始电感量为020002NSL当衔铁上移Δδ时,传感器气隙减小Δδ,即δ=δ0-Δδ,则此时输出电感为00000201)(2LSNLLL变气隙型自感传感器当Δδ/δ0<<1时:30200001LLLL可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0的表达式,即200002000011LLLL变气隙型自感传感器对上式作线性处理,即忽略高次项后,可得00LL灵敏度为00LLK可见:变间隙式电感传感器的线性度差,示值范围窄(测量范围),自由行程小,但在小位移下灵敏度高,,因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。为了减小非线形误差,实际中广泛采用差动变隙式电感传感器差动变隙式电感传感器1-铁芯;2-线圈;3-衔铁当衔铁向上移动时,两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2灵敏度k为002LLk(1)差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式传感器的两倍。因此差动式自感式传感器,提高了精度、灵敏度,明显改善了线性度。差动变隙式电感传感器变面积型电感传感器(变面积型电感传感器(略略))气隙长度不变,铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量气隙长度不变,铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面而改变,从而导致线圈的电感量发生变化。的变化面而改变,从而导致线圈的电感量发生变化。灵灵敏度低,线性较好,量程较大,使用比较广泛。敏度低,线性较好,量程较大,使用比较广泛。螺管型电感传感器(螺管型电感传感器(略)略)...