傳感器應用技術(shù) 課件 知識點：4.1自感式傳感器及應用-

傳感器應用技術(shù)項目四

基于電感式傳感器接近式開關(guān)的設(shè)計與制作自感式傳感器及應用自感式傳感器電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來實現(xiàn)非電量電測的一種裝置。利用電感式傳感器，能對位移、壓力、振動、應變、流量等參數(shù)進行測量。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強及測量精度高等一系列優(yōu)點，因此在機電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。電感式傳感器缺點是響應較慢,不宜于快速動態(tài)測量,而且傳感器的分辨率與測量范圍有關(guān)，測量范圍大,分辨率低，反之則高。電感傳感器包括自感式傳感器、互感式傳感器、電渦流式傳感器。自感式傳感器自感式傳感器的工作原理自感式傳感器式將被測量的變化轉(zhuǎn)變成線圈自感的變化的傳感器。電感傳感器主要由線圈、鐵芯和銜鐵所組成，鐵芯和銜鐵由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成。根據(jù)電磁感應原理，當匝數(shù)為的N線圈中通以電流I時，就有該電流所產(chǎn)生的磁通量通過線圈，若通過每一圈的磁通量都是

，則有式中，L為線圈的自感系數(shù)。自感式傳感器又根據(jù)磁路歐姆定律：自感式傳感器改變?nèi)我庖欢未怕返膸缀螀?shù)或磁導率，均可使線圈自感系數(shù)發(fā)生變化。據(jù)此，自感式傳感器又可進一步分為：氣隙厚度可變的變隙式；磁通面積可變的變截面式；以及利用銜鐵在螺管線圈中伸入長度的變化來改變線圈自感系數(shù)的螺管式電感傳感器。銜鐵移動磁路中氣隙磁阻變化線圈的電感值變化自感式傳感器1.變氣隙式自感傳感器自感式傳感器通常，空氣隙的厚度是比較小的（一般為0.1-1mm），因此可以認為氣隙磁場是均勻的，若忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為：變氣隙型電感傳感器結(jié)構(gòu)原理自感式傳感器設(shè)鐵芯和銜鐵的橫截面積相同，且因氣隙較小，可以認為氣隙磁路的磁通面積與鐵芯相同（即

）；若鐵芯與銜鐵采用同一種導磁材料（其相對磁導率為

），且磁路總長為

，則由式（4-5）可得自感式傳感器對于變氣隙型結(jié)構(gòu)，其磁通面積為定值，又因線圈匝數(shù)也固定，所以為一常數(shù)。由式（4-7）可以看出，總線圈式變氣隙型電感傳感器的電感與氣隙之間的對應關(guān)系是非線性的，其輸出特性曲線如圖-2所示。圖-2單線圈式變氣隙電感傳感器的輸出特性圖-1變氣隙型電感傳感器結(jié)構(gòu)原理自感式傳感器變氣隙型電感傳感器的最大優(yōu)點是靈敏度高，其主要缺點是線性范圍小、自由行程小、制造裝配困難、互換性差，因而限制了它的應用。圖4-3差動式變氣隙型電感傳感器變截面型電感傳感器是通過導磁截面積的變化而使電感變化的，其結(jié)構(gòu)也有單線圈式（圖4-4）和差動式（圖4-5）兩種形式。自感式傳感器2.變截面型自感傳感器自感式傳感器圖4-5所示的差動式變截面型電感傳感器制成圓筒形，鐵芯由上下磁環(huán)1組成，上、下線圈2也制成環(huán)形，磁芯（銜鐵）3插入其中。上、下線圈通電時在中段氣隙部分產(chǎn)生的磁通，由于方向相反而基本抵消。若忽略導體部分的磁阻，則線圈電感為自感式傳感器式（4-14）表明，這類傳感器輸入量

與輸出量

之間是有良好的線性關(guān)系。因此變截面型電感傳感器由于具有較好的線性，因而測量范圍可取大些；其自由行程可按需要安排，制造裝配方便；其缺點是靈敏度較低。螺管型電感傳感器的結(jié)構(gòu)形式也可以分為單線圈式和差動式，圖4-6為這兩種形式的結(jié)構(gòu)示意圖。自感式傳感器3.螺管型自感傳感器自感式傳感器自感式傳感器的應用

在機床行業(yè)，自感式傳感器得到廣泛的應用。常用于位移，尺寸，壓力力矩的測量，在計數(shù)，應變，流量，比重，金屬定位以及無損探傷上也有很多應用。自感式傳感器

自感式傳感器