4.3

電感式傳感器

(InductanceTransducer)基于電磁感應原理，把被測量轉化為電感量的一種裝置。電感式傳感器互感型（差動變壓器式）按照變換方式的不同可分為：自感型（包括可變磁阻式與渦流式）電感式傳感器自感型可變磁阻式渦流式互感型電感式傳感器(2/20)由電工學可知，線圈自感量：

i—線圈中流過的電流。

—通過線圈的磁通量。ix123L0

1—線圈；2—鐵心；3—銜鐵式中：N—線圈匝數(shù)；可變磁阻式傳感器由線圈、鐵心和銜鐵組成，在鐵心與銜鐵之間存在氣隙。當線圈通以電流i時，產生磁通，其大小與電流成正比。1.自感型--可變磁阻式傳感器根據(jù)磁路歐姆定律：由這兩式得：電感式傳感器(3/20)式中：

Rm

—磁路的總磁阻Rm=

RF

+

R

，其中RF為鐵心與銜鐵的磁阻，R為空氣隙磁阻。電感式傳感器(4/20)式中：l1、l2

—鐵心和銜鐵的導磁長度；

1、2

—鐵心和銜鐵的磁導率；

A1、A2

—鐵心和銜鐵的導磁截面積；

—氣隙長度；

0

—空氣磁導率，0=410-7H·m-1

；

A0

—氣隙導磁截面積。若不考慮磁路的鐵損，且空氣隙較小時：一般，1和2遠遠大于0，即：RF

<<R

，因此，電感式傳感器(5/20)自感L與氣隙厚度成反比，與氣隙導磁截面積A0成正比。結論：當固定A0，變化時，L與成非線性關系當固定，變化A0時，L與A0成非線性關系可變導磁面積式差動式可變氣隙厚度式電感式傳感器(6/20)（1）可變氣隙厚度式電感傳感器當固定A0，變化時，L與成非線性關系，傳感器靈敏度為：為了減小非線性誤差，/0≤0.1。變氣隙長度式傳感器適用于微小位移的測量，范圍為0.001~1mm。傳感器靈敏度與氣隙長度的平方成反比。結論：電感式傳感器(7/20)特點：線性，靈敏度低。~x（2）可變氣隙面積式電感傳感器當固定，變化A0時，L與A0成線性關系，傳感器靈敏度為：（3）差動變氣隙式電感傳感器特點：提高靈敏度，改善線性特性。~x對于差動式傳感器，當共用銜鐵移動時，兩線圈的間隙按0、0+變化，即一個線圈自感增加，另一個減小。電感式傳感器(8/20)當金屬板置于變化磁場中或在磁場中運動時，在金屬板中產生感應電流，這種電流在金屬板體內是閉合的，稱為渦流。渦流的大小與金屬板的電阻率、磁導率、厚度以及金屬板與線圈距離、激勵電流、角頻率等參數(shù)有關。渦流式傳感器分為高頻反射式渦流傳感器和低頻透射式傳感器。金屬板ii12.自感型--渦流式傳感器ML2L1usu2l電感式傳感器(9/20)金屬板置于線圈附近，相互間距為

。高頻交變電流i-磁通—“旋渦狀”閉合感應電流i1

（渦電流或渦流）—

交變磁通1—

反作用于線圈。根據(jù)楞次定律，渦流的交變磁場變化方向與線圈磁場變化方向相反，1總是抵抗的變化，從而導致原線圈等效阻抗發(fā)生變化。金屬板ii11）高頻反射式渦流傳感器電感式傳感器(10/20)2）低頻透射式渦流傳感器

L1和L2分別為發(fā)射線圈和接收線圈。

L1通低頻（音頻）交流電流。在L2中產生感應電壓u2。金屬板產生的渦流消耗了一部分磁場能量，使u2有所降低，板越厚，u2越低。ML2L1usu2l原線圈的等效阻抗Z變化：電感式傳感器(11/20)電感式傳感器(12/20)金屬板置于線圈附近，相互間距為

。高頻交變電流i-磁通—“旋渦狀”閉合感應電流i1

（渦電流或渦流）—

交變磁通1—

反作用于線圈。根據(jù)楞次定律，渦流的交變磁場變化方向與線圈磁場變化方向相反，1總是抵抗的變化，從而導致原線圈等效阻抗發(fā)生變化。工作原理通常線圈尺寸、激勵電流i及其頻率一定，若金屬板材料一定，變化可以用來測量位移、振動等參量。若一定，變化或可實現(xiàn)材質鑒別或無損探傷。等效阻抗的變化程度與線圈尺寸、距離、金屬板電阻率和磁導率、線圈激勵電流