電感式傳感器第四章電感式傳感器電感式傳感器——利用電磁感應原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量的輸出。優(yōu)缺點？變磁阻式傳感器——自感式

差動變壓器式傳感器——互感式電渦流式傳感器——電渦流式變磁阻式傳感器工作原理輸出特性測量電路應用變磁阻式傳感器輸出特性初始電感量：初始點銜鐵上移Δδ，δ＝δ0－Δδ同理，銜鐵下移Δδ，δ＝δ0＋Δδ忽略高價項：

當靈敏度為：

（表明？）線性度為：由此可見,變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾,所以變隙式電感式傳感器用于測量微小位移時是比較精確的。為了減小非線性誤差,實際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。為了改善間隙式自感傳感器，采用差動變隙式自感傳感器結(jié)論ａ．差動式比單線圈的靈敏度提高一倍;ｂ．因為差動式非線性項少了奇次項，所以差動式比單線圈的非線性失真小。圖4-3差動變隙式自感傳感器對上式進行線性處理，忽略高次項得：靈敏度為：交流電橋式測量電路50（注：此圖中的電橋輸入輸出端口與上一章中的位置剛好相反）電橋平衡條件：Z1=Z2;Z3=Z4平衡狀態(tài)下：U0＝0初始位置：銜鐵位于中間位置，兩只電感線圈的電感量相等，銜鐵偏離中心位置后：假設向上移動，即：式中，是向上移動量（m）。差動電感傳感器上下兩部分的阻抗分別為：交流電橋式測量電路電橋輸出為：由式知，電橋輸出電壓的幅值大小與銜鐵的相對位移量得大小成正比，當

>0時，與同；當<0時，與反相。故本測量電路可以測量位移的大小和方向。變壓器式交流電橋6當傳感器銜鐵上移時,即Z1=Z+ΔZ,Z2=Z-ΔZ,此時當傳感器銜鐵下移時,即Z1=Z-ΔZ,Z2=Z+ΔZ,此時諧振式測量電路78差動變壓器式傳感器互感式傳感器——把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器差動變壓器式傳感器——次級繞組用差動形式結(jié)構：變隙式、變面積式、螺線管式優(yōu)點：測量精度高、靈敏度高、結(jié)構簡單、性能可靠螺線管式差動變壓器工作原理基本特性測量電路應用螺線管式差動變壓器工作原理16（兩次級線圈反相串聯(lián)，忽略鐵損、導磁體磁阻和線圈分布電容）銜鐵在平衡位置時,M1=M2,,=0動銜鐵向上移動時,由于磁阻的影響,w2a中磁通將大于w2b,使M1>M2

，,>0反之M1<M2

，，>0即：當銜鐵位移發(fā)生變化時，輸出電壓會隨之發(fā)生變化

M1M2差動變壓器與一般變壓器不同，一般變壓器為閉合磁路，初次級的互感為常數(shù)，而差動變壓器由于存在鐵芯氣隙，是開磁路，且初次級的互感隨銜鐵位移而變化，另外，差動變壓器的兩個次級線圈的同名端反相串聯(lián)，因此它按差動方式工作，輸出電壓：螺線管式差動變壓器基本特性16（兩次級線圈反相串聯(lián)，忽略鐵損、導磁體磁阻和線圈分布電容）次級開路，初級線圈的交流電流為：次級線圈感應電流差動變壓器輸出電壓為：輸出電壓有效為：螺線管式差動變壓器基本特性分情況分析：銜鐵在中間位置時，M1=M2=M，=故U2=0活動銜鐵向上移動時,M1=M+ΔMM2=M-ΔM活動銜鐵向下移動時,M1=M-ΔMM2=M+ΔM有效值為

輸出特點：輸出（交流電壓）幅值與銜鐵偏移量成正比；銜鐵過平衡點時，相位改變180度，上移時輸出電壓與輸入電壓反相，當銜鐵下移時，輸出電壓與輸入電壓同相。。

有效值為：有效值為：差動式變壓器測量電路兩個目的：辨別移動方向消除零點殘余電壓兩種方法：差動整流電路相敏檢波電路差動整流電路18

相敏檢波電路19電渦流傳感器基本特性等效電路模型：線圈的等效阻抗：電渦流的徑向形成范圍25電渦流徑向形成的范圍大約在傳感器線圈外徑ras的1.8～2.5倍范圍內(nèi),且分布不均勻電渦流密度在短路環(huán)半徑r=0處為零電渦流的最大值在r=ras附近的一個狹窄區(qū)域內(nèi)可以用一個平均半徑為ras（ras=（ri+ra）/2）的短路環(huán)來集中表示分散的電渦流（圖中陰影部分）電渦流強度與距離的關系電渦強度與距離x呈非線性關系,且隨著x/ras的增加而迅速減小。當利用電渦流式傳感器測量位移時,只有在x/ras<<1(一般取0.05～