电感式传感器的基本原理及典型应用
指导教师：边辉
班级：机电一班
小组成员：
撰写时间：2015.06.07
摘要
本文主要介绍了基于自感原理的电感式传感器，采用互感原理的互感式传感器的差动变压器式传感器和电涡流式传感器。分别介绍了
一下它们的工作原理和优点及缺点。因其结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。
摘要 (1)
一、自感式传感器： (4)
1.气隙型电感式传感器 (4)
2.螺管式电感传感器 (6)
3.电感线圈的等效电路 (6)
5.传感器应用 (7)
二、差动变压器 (8)
1.结构和工作原理 (8)
2.基本特性 (8)
3.测量电路 (9)
4.差动变压器的应用 (9)
三、电涡流式传感器 (11)
1.电涡流式传感器的工作原理 (11)
2.高频反射式高频反射式电涡流传感器 (12)
3.测量电路 (13)
4.电涡流式传感器的应用 (13)
前言
电感式传感器是基于电磁感应原理，利用线圈自感或互感的变化来实现非电量电测的一种装置。利用这种转换原理，可以测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数
电感式传感器具有以下优点： （1）结构简单，工作可靠；
（2）灵敏，分辨率高（位移变化可达0.01μm ）； （3）零点稳定，漂移最小可达0.1μm ；
（4）测量精度高，线性好（非线性误差可达0.05%~0.1%）； （5）输出功率大，即使不用放大器，一般也有（0.1~5）V/mm 的输出值，且性能稳定。
电感式传感器的主要缺点：频率响应较低，不宜用于快速动态信号的测量；分辨率和示值误差与测量范围有关，测量范围愈大分辨率和示值精度相应降低；存在交流零位信号。
电感式传感器的种类有很多，通常所说的电感式传感器是基于自感原理的自感式传感器；而采用互感原理的互感式传感器有差动变压器式传感器（利用变压器原理，且往往做成差动形式）和电涡流式传感器。
电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC 粉料，灰料，油水界面等液位测量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。
一、自感式传感器：
1.气隙型电感式传感器
(1)工作原理
L 0δδ
?
线圈电感为：m 2
/R W L =
磁路总磁阻为：S S l
S l R 0222111m μδμμ+
+=
故：
S S l
S l W L 02221112/
μδμμ+
+=
由于电感式传感器的铁芯磁导率远大于空气磁导率，故：
δ
μS
W L 02=
（2）特性分析： 其特性曲线：
L
?δ
?δ
L
可以看出：
①当气隙发生变化，电感的变化与气隙变化呈非线性关系，其非线性程度随气隙相对变化增大而增大。
②气隙减小所引起的电感变化与同样的气隙增大引起的电感变化并不相等。
2.螺管式电感传感器
（1）原理： 经过推导得：
)
(10
472H l AW L -?=πμ
不难看出，其有测量范围大，数百毫米，灵敏度低，大量程直线位移特点。
3.电感线圈的等效电路
电感线圈的等效电路（如图）
l
4.测量电路
交流电桥是电感式传感器和电容式传感器的主要测量电路，它的作用是将床干起线圈电感或传感器电容的变化转换为桥路的电压或者电流输出。 常用工作电路有：
①单臂工作
②双臂工作（差动形式）
下图是常用双臂工作示意图：
则有
Z
Z U U AC ??
=20&&00022L L U L j R L j U AC AC ?≈+??=&&ωω 5.传感器应用
电感式传感器—般用于接触测量，可用于静态和动态测量。测量的基本量是位移，也可
以用于振动、压力、荷重、流量、液位等参数测量。
常用有：电感测微仪、电感压力传感器等。
二、差动变压器
1.结构和工作原理
1.1结构
差动变压器式传感器的结构主要为螺管型，如图1-1所示（为三段式差动变压器）。线圈由初级线圈（激励线圈，相当于变压器原边）P和次级线圈（相当于变压器的副边）S1、S2组成；线圈中心插入圆柱形铁芯（衔铁）b。
S1 P S2
图1-1 差动变压器结构示意图图1-2 差动变压器
的电气连接线路图
1.2工作原理
差动变压器的两个次级线圈反相串接，其电气连接如图1-2所示。差动变压器工作原理与一般变压器的工作原理是一致的，所不同之处在于：一般变压器是闭合磁路，而差动变压器是开磁路；一般变压器原、副绕组之间的互感是常数，而差动变压器原、副边之间的互感随铁芯移动而变动。差动变压器式传感器的工作原理正是建立在互感变化的基础上。
2.基本特性
①灵敏度：差动式变压器在单位电压激磁下、铁芯移动单位距离时所产生的输出电压的变化，其单位为mV/（mm*V）。
②频率特性：差动变压器的激磁频率一般以50Hz~10kHz较为合适。
③相位：差动变压器的次级电压对初级电压通常导前几度到几十度的相角。
④线性范围：理想的差动变压器次级输出电压与铁芯位移成线性关系，由于直径、长度、材料的不同和线圈骨架的形状、大小的不同等影响，一般差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的1/10~1/4。
⑤温度特性：在造成温度误差的各项原因中，影响最大的是初级线圈的电阻
温度系数。
⑥零点残余电压：零点残余电压波形复杂，包含了基波同相成分、基波正交成分、二次及三次谐波和较小的电磁干扰波。
3.测量电路
不平衡测量电路包含:交流电压测量、相敏检波电路、差动整流电路、动态位移测量。
平衡测量量电路包含：自动平衡电路、力平衡电路。
4.差动变压器的应用
4.1位移测量
差动变压器测量的基本量仍然是位移。它可以作为精密测量仪的主要部件，对零件进行多种精密测量工作，如内径、外径、不平行度、粗糙度、不垂直度、振摆、偏心和椭圆度等；作为轴承滚动自动分选机的主要测量部件，可以分选大、小钢球、圆柱、圆锥等；用于测量各种零件膨胀、伸长、应变等。
图4-1为测量液位的原理图。当某一设定液位使铁芯处于中心位置时，差动变压器输出信号Uo=0；当液位上升或下降时，Uo0，通过相应的测量电路便能确定液位的高低。
铁芯
液罐
浮子
图4-1 液位测量
4.2振动和加速度测量
利用差动变压器加上悬臂梁弹性支承可构成加速度计。为了满足测量精度，加速度计的固有频率应比被测频率上限大3~5倍。由于运动系统质量m不可能太小，而增加弹性片刚度k又使加速度计灵敏度受到影响，因此系统固有频率不可能很高。所以，能测量的振动频率上限就受到限制，一般在150Hz以下。如图4-2就是这种形式下的加速度计的结构和测量电路示意图。高频时加速度测量用压电式传感器。
输出
被测加
速度方向
振荡器稳压电源
检波器
滤波器
图4-2 差动变压器加速度计结构及其测量电路框图
(a)结构；(b)测量电路框图 1-弹性支承；2-差动变压器
4.3压力测量
差动变压器和弹性敏感元件组合，可以组成开环压力传感器。由于差动变压器输出是标准信号，常称为变送器。
图4-3 微压变送器及测量电路框图 (a)微压变送器；(b)测量电路框图
1-接头；2-膜盒；3-底座；4-线路板；5-差动变压器线圈；
6-衔铁；7-罩壳；8-插头；9-通孔
这种微压力变送器，经分档可测(4~+6)104N/m2的压力，输出信号电压为0~50mV，精度1.0级、1.5级。
4.4差动变压器测速
差动变压器测速的工作原理如图4-4所示。差动变压器的原边励磁电流由交、直流同时供给。
图4-4 差动变压器测速装置原理框图
三、电涡流式传感器
1.电涡流式传感器的工作原理
成块的金属导体置于变化着的磁场中时，金属导体内就要产生感应电流，这种电流的流线在金属导体内自动闭合，通常称为电涡流。电涡流式传感器(线圈-金属导体系统)就是一种基于电涡流效应原理的传感器。电涡流的大小与金属导体的电阻率ρ、导磁率μ、厚度t 以及线圈与金属之间的距离x、线圈的激磁电流角频率 等参数有关。若保持其中若干参数恒定，就能按电涡流大小对线圈的作用的差异来测量另外某一参数。
电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、抗干扰能力强、测量线性范围大，而且又具有非接触测量的优点，因此广泛应用于工业生产和科学研究的各个领域。电涡流传感器可以测量位移、振动、厚度、转速、温度等参数，并且还可以进行无损探伤和制作接近开关。
电涡流传感器主要有两种类型：高频反射式和低频透射式，其中高频反射式电涡流传感器应用较为广泛。
2.高频反射式高频反射式电涡流传感器
2.1基本原理
当线圈通交变电流i1时，线圈周围就产生交变磁场 1。此时金属板中将产生感应电动势，从而形成电涡流i2，此时又产生一个磁场H2。由于H2对线圈的反作用(减弱线圈原磁场),从而导致线圈的电感量L、阻抗Z或品质因数Q发生变化。
线圈
金属导体
2.2等效电路
由线圈—金属导体系统构成的电涡流传感器可以用右图所示的等效电路来分析。线圈回路电
阻R
1，电感为L
1
,激励电流为I
1
，激励电压为E
1
，金属导体中的电涡流等效为一个短路线
圈构成另一个回路，涡流电阻为R
2，涡流环路电感为L
2
，电涡流为I
2
，线圈和导体之间
的环系数为M。
3.测量电路
根据电涡流传感器的原理，被测参量可以由传感器转换为传感器线圈的阻抗Z 、电感L 或品质因数Q 等三个电参数。究竟利用哪个参数并将其最后变换为电压或电流信号输出，这要由测量电路决定。电涡流传感器作测量时，为了提高灵敏度，用已知电容C 与传感器线圈并联(一般在传感内)组成LC 并联谐振回路。传感器线圈等效电感的变化使并联谐振回路的谐振频率发生变化，将其被测量变换为电压或电流信号输出。并联谐振回路的谐振频为:
LC
21π=
f
目前，电涡流传感器所配用的谐振式测量电路有调幅式和调频式两类，以及交流电桥测量电路。
4.电涡流式传感器的应用
4.1位移测量
凡是可变换成位移量的参数，都可以用电涡流式传感器来测量
轴向位移(a)；磨床换向阀、先导阀的位移(b)；金属试件热膨胀系数(c)
1-被测试件 2-电涡流传感器
4.2振幅测量
(a)
监控径向振动；(b)测量涡轮叶片振幅 ；(c)多个传感器并排在轴附近
1-被测试件；2-电涡流传感器
4.3尺寸测量
几何尺寸测量电涡流传感器
4.4电涡流温度测量
在较小的温度范围内金属导体的电阻率ρ与温度t 的关系可以用下式表示：
)1(0t t ?+=αρρ
t ρ、0ρ分别表示温度t 、t 0时材料的电阻率；α为电阻温度系数，t ?为温度变化。
4.5电涡流转速计
工作原理：在转轴(或飞轮)上开一键槽，靠近轴表面安装电涡流传感器，轴转动时便能检出传感器与轴表面的间隙变化，从而得到相对于键槽的脉冲信号，经放大、整形后，获得相对于键槽的脉冲方波信号，然后可由频率计计数并指示频率值即转速(其脉冲信号频率与轴的转速成正比)。
频率计
飞轮
电涡流传感器
放大
整形
电涡流式转速计
电涡流传感器
金属产品
电涡流式零件计数器
4.6涡流探伤仪
涡流探伤仪是一种无损检测装置，用于探测金属导体材料表面或近表面裂纹、热处理裂纹以及焊缝裂纹等缺陷。测试时，传感器与被测物体距离保持不变，遇有裂纹时，金属的电阻率，磁导率发生变化，裂缝处也有位移量的改变，结果使传感器的输出信号也发生变化。
机械工程测试技术基础题目：电感式压力传感器设计 班级 13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师李红星 成绩
目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计内容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)
一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型，是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺，只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。
二、设计内容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度：0.5%（线性、滞后、重复性）. 灵敏度：1.0---1.5mV/V. 工作环境温度：—10O C~50O C. 适用对象：电子称，平台秤。 外壳材质：合金钢。 特殊要求：不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件：线圈，铁心，衔铁，连接导线，合金钢外壳。工作原理： 1-线圈2-铁心3-衔铁 （a）可变磁阻结构 （b）特性曲线
便携式压力传感器用于煤矿压力传感器的定期检测检验和校准。下面就让艾驰商城小编对电感式传感器的功能及应用来一一为大家做介绍吧。 1、压力范围-100Kpa-6Mpa，适合各种类型的煤矿用压力传感器。采用手动容积式调节压力，气密性好，压力精度0.1%FS。 2 、压力传感器压力源采用精密研磨器件构成，符合IP54密封标准，压力/真空开关式选择，切换简单方便，容积式微调节器，极易实现检定点压力。 3、传感器显示值和对应输出信号值（频率或电流）同步检测。可以同时显示5路压力，显示控制方式为笔记本计算机，直观清晰。可以出具检定报告，具有打印机接口。 4、对不同输出信号（频率或电流）可方便选择、转换。 5、可在传感器不另外接负载电阻和外串接负载电阻500Ω时检测传感器各项参数。 6、传感器供电直流稳定电源具有稳压、稳流功能，其输出电压可在0～30V 范围内任意调节、输出电流的上限值可在0～2A范围内任意设置。 7 、一体化结构，外型美观、坚固耐用、操作简单、方便。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/0d19419996.html,/
第四章 电感式传感器 第二讲 差动变压器传感器 教学目的要求：1) 掌握互感式传感器的结构种类，了解其工作原理、输出特性，掌握其灵 敏度与初始平衡位置的气隙大小的关系。 2) 一般了解差动变压器配用的差动相敏检波电路的工作原理和基本特性，差动整流电路的工作原理。 教学重点：差动变压器传感器的测量电路及简单应用 教学难点：差动变压器传感器的的应用 教学学时：2学时 教学内容： 一．工作原理 把被测量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。当这种传感器是根据变压器的原理,且次级绕组（输出）都用差动连接, 故称差动变压器式传感器。 二．基本特性 111 1 L j r U I ω+= 112I M j E a ω-= 122I M j E b ω-= b
1 1121222)(L j r U M M j E E U b a ωω+-- =-= 有效值 21 21211212])([)(L r U M M U ωω+-= 1) 活动衔铁处于中间位置时 M 1=M 2=M 故 02=U 2) 活动衔铁向上移动时 M 1=M+ΔM M 2=M-ΔM 故21 212112])(/[2L r U M U ωω+?= ，与a E 2 同极性。 3) 活动衔铁向下移动时 M 1=M-ΔM M 2=M+ΔM 故 21212112])(/[2L r U M U ωω+?-= ， b E 2 4）输出特点：输出（交流电压）幅值与衔铁偏移量成正比；衔铁过平衡点时，相位改变180度。 5）零点残余电压 由于差动变压器的两次侧绕组不对称（等效阻抗不一样），衔铁处于中间位置时输出不为零。 三．测量电路 1.相敏检波电路 放大，相敏检波，转化为直流输出 a)被测位移变化 b)变压器激励电压 c)差动变压器输出电压波形 d)相敏检波控制（解调）电压 e)检波（低通滤波后）输出
第5章电感式传感器 一、单项选择题 1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。 A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥 C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路 2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。 A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反 B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化 C. 根据输出的指示可以判断位移的方向 D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态 3、下列说法正确的是（）。 A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D. 相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。 4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。 A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向 B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压 C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向 D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压 5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 6、通常用差动变压器传感器测量（）。 A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 二、多项选择题 1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。 A. 提高很多倍 B. 提高一倍 C. 降低一倍 D. 降低许多倍 2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。
东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA； 主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—
指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日
摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器
电感式传感器 电感式传感器 inductance type transducer 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器具有以下特点：（1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。（2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。（3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 下面分别介绍:自感式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器 1、 自感式传感器。 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①
无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 1、变间隙型电感传感器 这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图1）。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。 2、变面积型电感传感器 这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图2）。它的灵敏度为常数，线性度也很好。 3、螺管插铁型电感传感器 它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。 二、互感式传感器（差动变压器） 一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压装置。用于测量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。
电感传感器的接口电路设计 摘要：位移测量具有广泛应用，电感式传感器以其结构简单可靠、输出功率大、线性好、抗干扰和稳定性好、价格低廉等特点获得了大量的应用。针对目前电感式位移传感器的应用现状，在对电感式直线位移传感器深入分析的基础上，本文设计了一种电感式位移传感器接口电路。 该电路采用电感传感器把被测位移量转变为微弱电信号，经前置交流放大、相敏整流，直流放大，A/D转换等电路处理后，送入单片机进行综合运算处理后输出，并通过液晶显示结果，可以适应不同量程和分辨率的信号调理要求。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。设计过程中用Protel99 SE对电路原理图进行了绘制，选用了单片机的开发工具Keil C51μvision2对软件设计中的程序进行编写、编译、模拟仿真，电路正常，完成了课题要求的电感传感器对位移测量并显示结果。 关键词：位移测量；电感式传感器；单片机；液晶显示
The Design of the Inductive Sensor Interface Circuit Abstract: the measurement of diaspacement is very important in engineering. Inductive transducers are widely used due to their simple structures,high output capacities,good linearity,good disturbance resistance,good stability and low prices.Based on thoroughly analysis of linear inductive displacement transducers,a inductive displacement transducer interface circuit is designed in this thesis. This metering circuit uses the inductive transceiver to transform that the displacement offset into the weak electrical signal, after the pre- AC amplification, the phase-sensitive rectifier,the DC Larger and the A / D conversion circuit processing, output after processing in the monolithic integrated circuit and display the results through the LCD. It can adapt to different range and resolution of the signal conditioning requirements. In the process of designing, Protel99SE is used to plot schematic diagram, Keil C51μvision2and the development kit of MCU is used to compile, translate and make simulation about the assemble program. The circuit is in gear and it basically can accomplish the task of measure of the displacement offset through the inductive sensor and dispiay the result. Keywords: the measurement of displacement；the inductive sensor；MCU；LCD
习题集及答案 第1章概述 什么是传感器按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义 传感器由哪几部分组成试述它们的作用及相互关系。 传感器如何分类按传感器检测的范畴可分为哪几种 答案 答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 何为电阻应变效应怎样利用这种效应制成应变片 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：① R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=Ω时，电桥输出电压U0=② R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=③ R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2 =Ω，电桥输出电压U0=
东北石油大学 课程设计 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计院系电气信息工程学院 专业班级测控12-2 学生姓名祖景瑞 学生学号120601240222 指导教师邹彦艳刘继承 2015年7 月8日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号120601240222 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测0~20cm 的位移； 2、电压输出为1~5V； 3、电流输出为4~20mA； 主要参考资料： [1]贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90. 完成期限2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人 2015年7 月1 日
摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。１．３传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义？ 动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。意义略(见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 １．５某位移传感器，在输入量变化5ｍｍ时,输出电压变化为3０0mＶ,求其灵敏度。 解:其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1．６某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0．2ｍＶ/℃、Ｓ２
目录 摘要 (1) Abstract Abstract Abstract Abstract (2) 1．绪论 (4) 1．1 引言 1．2 传感器介绍 (5) 1．3 研究的基本内容，拟解决的主要问题 (6) 2．整体的方框图与工作原理 (8) 3．各个单元电路的设计 (8) 3．1 8051单片机简介 (8) 3．2 电感式位移传感器的基本原理 (12) 3．3 电感测头的结构 (14) 3．4 正弦波电路的设计 (14) 3．5零点残余电压的调整 (16) 3．6交流放大电路 (17) 3．7相敏检波电路 (18) 3．8 A/D转换及显示电路 (19) 4．软件部分的设计 4．1本系统设计的程序流程图 (22)
4．2单片机8051的C语言程序清单 (22) 4、致谢 (24) 5、参考文献 (25) 摘要 随着现代制造业的规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高。要保证产品质量， 对产品的检测和质量管理都提出了更高的要求。我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。电感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪, 应用于微位移测量已有比较长的历史.国外生产的电感测微仪产品比较成熟,精 度高、性能稳定,但价格昂贵.国内生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不
高、高精度量程范围小等问题,一直与国外的传感器水平保持一定的差距.在超精 密加工技术迅猛发展的今天,这种测量精度越来越显得不适应加工技术发展的需 求.该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进.对电感 测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行 了分析和相应的设计。 关键词: 正弦波发生器，相敏检波，零点残余电压。 ABSTRACT A New high piracies inductance sensor is developed. This sensor consist s of a high piracies inductance probe and signal processing circuit . The circuit adopt speak sampling technique and direct digital output interface to substitute the conventional phase frequency detection technique and analog output interface. The non2linearity is also decreased. In addition ,the circuit adopts frequency and ampli2 tube stabilizing technique too. The accuracy and stability of the sensor circuits also increased greatly. Key Words : Key Words :Key Words : Key Words : inductance sensor, self-fixed amplitude circuit, digital phase sensitivity detection, digital filter, static testing
电感式传感器 1．电感式传感器工作原理 电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。 2．传感器选型指南 选择的依据是要决定哪一个是合适的传感器原理。这取决于将要测定的目标的材料。如果目标是金属的，那么需要一个电感传感器。 如果目标是塑料做的，纸做的；或<油基或水基）流体、颗粒、或者粉末，那么需要一个电容传感器。 如果目标带有磁性，那么电磁传感器是合适的。 为你的应用选择最佳传感器的4个步骤： 步骤1 按外壳形状 步骤2 按动作距离 步骤3 按电气数据和输出形式 步骤4 按其它技术参数
步骤1 按外壳形状 圆柱形传感器 这此传感器在它们的正面有一个感应区域，指向轴线方向。现有的直径是从3mm(没有螺纹>和4mm(有螺纹>，一直到// 现有的罩壳材料有： ★高级不锈钢 ★黄铜，镀镍或者复盖聚四氟乙稀 ★塑料 矩形传感器 槽型传感器 步骤2 按动作距离 动作距离是一个接近开关的最重的特征。根据物理原理，对于电感传感器和电容传感器，可以应用下面的近似公式： S≤D/2 式中，D是传感器的传感面直径。 S是传感器的动作距离 动作距离的定义 当用标准测试板轴向接近开关感应面，使开关输出信号发生变化时测量的开关感应面和测试板之间的距离。 标准测试板尺寸： 其边长或为传感器的直径，或为3Sn<3倍额定动作距离）取二者中较大者，厚度为1mm 材料：为ST37或碳钢
电感式传感器的应用 电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位测量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。 电感式传感器的要求 1、检测距离的衰减性。滑翘为铁质，适合电感式传感器检测；而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸（标准被测物尺寸为3倍额定检测距离，此应用中，标准尺寸应为120*120mm），这样的话就会有一定的衰减。 2、现场抗干扰能力。这个是不容忽视的问题，普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰，很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。但在汽车制造车间，厂房大，现场技术人员习惯使用对讲机沟通，尤其是边走边用对讲机对话时，会不经意的靠近传感器，导致短暂失效。 3、安装方面。随着电感式传感器的普及，传感器不仅仅在电气性能方面有所提升，其机械方面的设计也越来越人性化。要在最大程度的实现人性化安装。减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。 4、稳定运行的保障。在车厂的使用中，要杜绝任何油污、尘污的侵蚀。另外，滑翘经过轨道时，震动是长期存在的，优异的抗震动性同样是有着非常重要的作用。 艾驰商城是国内最专业的MRO 工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注https://www.doczj.com/doc/0d19419996.html,/
实验电感式传感器实验 实验项目编码： 实验项目时数：2 实验项目类型：综合性（）设计性（）验证性（√） 一、实验目的 了解模拟量电感传感器的响应特性；熟悉评估测量的重复性、直线度和磁滞误差；掌握确定模拟量电感传感器的灵敏度。 二、实验内容及基本原理 （一）实验内容 使用螺旋测微器带动电感式传感器衔铁横向位移，产生电感变化，利用测量电路，将电感变化转换成电压输出，从而将位移与电压输出建立联系。 （二）实验原理 差动变压器的工作原理电磁互感原理。差动变压器的结构如图1所示，由一个一次绕组1 和二个二次绕组2、3 及一个衔铁4 组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于把二个二次绕组反向串接(＊同名端相接)，以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。 当差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响)，它的等效电路如图2所示。图中U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：L1、R1 分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电感；R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组L21，这时互感M1大，M2小， 图1 差动变压器的结构示意图图2 差动变压器的等效电路图 因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。同样道理，当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。 因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。
电感式传感器测量电路设计 学院：信自学院 姓名：xxxxx 学号：13 专业：自动化 班级：103班 2012年12月26日
目录 摘要 (3) 1.绪论 (5) 1．1 引言 (5) 1．2 传感器介绍 (5) 1．3 研究的基本内容，拟解决的主要问题 (7) 2．整体的方框图与工作原理 (8) 3．各个单元电路设计 (8) 3．1 8051单片机简介 (8) 3．2 电感式位移传感器的基本原理 (13) 3．3 电感测头的结构 (15) 3．4 正弦波电路的设计 (16) 3．5 零点残余电压的调整 (18) 3．6 交流放大电路 (20) 3．7 相敏检波电路 (22) 3．8 A/D转换及显示电路 (28) 4．软件部分的设计 (30) 4．1本系统设计的程序流程图 (30) 4．2单片机8051的C语言程序清单 (31)
5、参考文献 (33) 摘要 随着现代制造业的规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高。要保证产品质量，对产品
的检测和质量管理都提出了更高的要求。我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。电感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪,应用于微位移测量已有比较长的历史.国外生产的电感测微仪产品比较成熟,精度高、性能稳定,但价格昂贵.国内生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不高、高精度量程范围小等问题,一直与国外的传感器水平保持一定的差距.在超精密加工技术迅猛发展的今天,这种测量精度越来越显得不适应加工技术发展的需求.该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进.对电感测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行了分析和相应的设计。 关键词: 正弦波发生器，相敏检波，零点残余电压。 电感式位移传感器实例 电感式位移传感器实例
东北石油大学 课程设计 ２015年7 月８日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号1206012402２２ 主要内容: 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计,通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量,并且能够通过LEＤ进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器等技术。 基本要求: 1、能够检测0~2０cm 的位移； 2、电压输出为1~５V； 3、电流输出为４~20mA； 主要参考资料: [1］贾伯年，俞朴.传感器技术［Ｍ]．南京:东南大学出版社，2006：68-69. ［2]王煜东. 传感器及应用[M].北京:机械工业出版社，2０05:5－9. ［3]唐文彦．传感器[M］.北京:机械工业出版社,2007： 48－5０. [4]谢志萍．传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,２０02:80-90. 完成期限20１５.7.4—2015.7.８ 指导教师 专业负责人 ２015
年７月1日
摘要 测量位移的方法很多,现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法,激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点,可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器;自感式传感器；测量位移;位移传感器
课题：第三章 电感式传感器 课型：新知课 教学目标：1、掌握自感式传感器的工作原理； 2、掌握自感式传感器的灵敏度和非线性； 3、掌握自感式传感器的等效电路； 4、了解自感式传感器的特点及应用； 5、掌握变压器式传感器的工作原理； 6、掌握变压器式传感器的等效电路； 7、掌握涡流式传感器的工作原理； 8、掌握涡流式传感器的特点及应用； 9、掌握压磁式传感器的工作原理。 重点：1、自感式传感器的工作原理； 2、自感式传感器的灵敏度和非线性； 3、自感式传感器的等效电路； 4、变压器式传感器的工作原理； 5、变压器式传感器的等效电路； 6、涡流式传感器的工作原理； 7、涡流式传感器的特点及应用； 难点： 1、自感式传感器的灵敏度和非线性； 2、自感式传感器的等效电路； 3、变压器式传感器的工作原理； 4、变压器式传感器的等效电路； 5、涡流式传感器的工作原理。 教学手段、方法：多媒体、课件、讲授 教具：ppt 、板书 教学过程： 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。 电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。 3.1 自感式传感器 3.1.1 工作原理 原理结构如图3-1所示，其中B 为动铁心，A 为固定铁心。这两个部件一般为硅钢片或坡莫合金叠片。动铁心B 用弹簧定位，使A 、B 间保持一个初始距离0l ，在铁心A 上绕有W 匝线圈。由电感的定义可写出电感值表达式为 W L I I ψΦ= = 式中：ψ----链过线圈的总磁链； Φ----穿过线圈的磁通； I -----线圈中流过的电流。 又知 =m IW R Φ
电感式传感器的类型及特点解析 电感式传感器inductance type transducer 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。 常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 变间隙型电感传感器这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变，从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。 变面积型电感传感器这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变，从而改变磁阻。它的灵敏度为常数，线性度也很好。 螺管插铁型电感传感器它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。 电感式传感器的特点 （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%“0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速
第三章 常用传感器 一、知识要点及要求 (1)掌握常用传感器的分类方法； (2)掌握常用传感器的变换原理； (3)了解常用传感器的主要特点及应用。 二、重点内容及难点 (一)传感器的定义、作用与分类 1、定义：工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将其转换成同种或别种量值输出的器件，称为传感器。 2、作用：传感器的作用就是将被测量转换为与之相对应的、容易检测、传输或处理的信号。 3、分类：传感器的分类方法很多，主要的分类方法有以下几种： (1)按被测量分类，可分为位移传感器、力传感器、温度传感器等； (2)按传感器的工作原理分类，可分为机械式、电气式、光学式、流体式等； (3)按信号变换特征分类，可概括分为物性型和结构型； (4)根据敏感元件与被测对象之间的能量关系，可分为能量转换型与能量控制型； (5)按输出信号分类，可分为模拟型和数字型。 (二)电阻式传感器 1、分类：变阻式传感器和电阻应变式传感器。而电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式与半导体应变片两类。 2、金属电阻应变片式的工作原理：基于应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。金属电阻应变片式的的灵敏度v S g 21+=。 3、半导体电阻应变片式的工作原理：基于半导体材料的电阻率的变化引起的电阻的变化。半导体电阻应变片式的的灵敏度E S g λ=。 (三)电感式传感器 1、分类：按照变换原理的不同电感式传感器可分为自感型与互感型。其中自感型主要包括可变磁阻式和涡电流式。 2、涡电流式传感器的工作原理：是利用金属体在交变磁场中的涡电流效应。 (四)电容式传感器 1、分类：电容式传感器根据电容器变化的参数，可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。 2、极距变化型：灵敏度为201 δ εεδA d dC S -== ，可以看出，灵敏度S 与极距平方成反比，极距越小灵敏度越高。显然，由于灵敏度随极距而变化，这将引起非线性误差。 3、面积变化型：灵敏度为常数，其输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比，灵敏度较低，适用于较大直线位移及角速度的测量。 4、介质变化型：可用来测量电介质的液位或某些材料的厚度、湿度和温度等；也可用于测量空气的湿度。 (五)压电式传感器
.. . . 机械工程测试技术基础 题目：电感式压力传感器设计 班级13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师红星 成绩
目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)
一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型，是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺，只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。
二、设计容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度：0.5%（线性、滞后、重复性）. 灵敏度：1.0---1.5mV/V. 工作环境温度：—10O C~50O C. 适用对象：电子称，平台秤。 外壳材质：合金钢。 特殊要求：不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件：线圈，铁心，衔铁，连接导线，合金钢外壳。工作原理： 1-线圈2-铁心3-衔铁 （a）可变磁阻结构 （b）特性曲线