电感式传感器的分类

《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章

差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3）亮度高
（4）相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类：（1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3）液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有：铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高，有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩

传感检测技术

这种传感器大多用于测量电介质的厚度图a 、位移图b 、液位图c ,还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、湿度、容量图d 等,
三、光栅位移传感器
3 2 1
4
1.标尺光栅 2.指示光栅 3.光电元件 4.光源
把指示光栅平行地放在标尺光栅上面,并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度,这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹,称为莫尔条纹,它们是沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列,
零阶环节 aa00yybb0x0x 零阶传感器比例环节、
无惯性环节
一阶环节 a1add1dydtytaa00yybb0x0x
一阶传感器
二阶环节 a2add 2d2d2y2t2ytaa11dd ddytytaa 0y0yb0xb0x 二阶传感器
2. 传递函数
H (s)Y X ( (s s ) ) b a m n s sm n a b n m 1 1 s s n m 1 1 ....a .b .1 1 s .s . . .a b ..0 0
线式和圆盘式两类,
节距2τ 2mm
定尺 1/ 4W
滑尺
cos
sin
定尺
滑尺
定尺绕组
1
A
B
滑
2
尺
绕组
3
位
置 4
A
B
A
B
A
B
5
1 eA
5
定尺感应电势变化0 情2 况
4
3
仅对A绕组激磁
A
B
eB 1 0
4
3
5
2
仅对B绕组激磁
感应同步器的信号处理方式

传感器与检测技术-电感式传感器

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。

丄3. 1自感式传感器丄3. 2变压器式传感器丄3. 3涡流式传感器丄3. 4压磁式传感器丄3. 5感应同步器*本章要点3. 1自感式传感器©3.1©3. 1 蛛3・1©3. 1©3. 11自感式传感器的工作原理2灵敏度与非线性3等效电路T<14转换电路5零点残余电压©3. 1 6自感式传感器的特点及应用3. 1. 1自感式传感器的工作原理电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数W平方成正比；与空气隙有效截面积S。

成正比；与空气隙长度1。

所反比。

刪图3-1自感式传感器原理图刪图3-2截面型自感式传感器B为动铁芯（通称衔铁）A为固定铁芯辎图3-3差动自感式传感器3. L1自感式传感器的工作原理截面型自感式传感器3. 1. 1自感式传感器的工作原理图LT3. L1自感式传感器的工作原理差分自感式传感器丕页iHBr图库J■・■3. 1. 2灵敏度与非线性气隙型其灵敏度为: 差动式传感器其灵敏度:S==lo以上结论在满足A 1/10< VI时成立。

从提高灵敏度的角度看，初始空气隙1。

距离人应尽量小。

其结果是被测量的范围也变小。

同时，灵敏度的非线性也将增加。

如釆用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度，则必将增大传感器的几何尺寸和重量。

这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。

与截面型自感传感器相比，气隙型的灵敏度较高。

但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。

因此近年来这种类型的使用逐渐减少。

差动式传感器其灵敏度与单极式比较。

其灵敏度提高一倍，非线性大大减小。

螺线管式电感传感器

小贴士
电感传感器的衔铁较重，响应较慢，不宜用于快速动态测量
。
上述3种电感传感器使用时，由于线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起振动。温度升高时，线圈的尺寸增大，电感量随之增大，将引起测量误差。在实际使用中常采用差动形式，两个完全相同的线圈共用一根活动衔铁，构成差动式电感传感器，既可以提高传感器的灵敏度，又可以减小测量误差。差动式电感传感器的结构如图3-3所示。
差动电感传感器的特性
请分析：从曲线图可以看出，与非差动电感传感器相比较，差动式电感传感器的灵敏度、线性度有何变化？
曲线1、2为L1、L2 的特性，3为差动特性
测量转换电路
测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。但若仅采用电桥电路和普通的ห้องสมุดไป่ตู้波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映幅值（位移的大小），还可以反映输出电压的相位（位移的方向）。这种检波电路称为相敏检波电路。
差动变压器式厚度测量原理
电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
电感式不圆度测试系统
旁向式电感测微头
电感式不圆度测量系统外形
（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）
测量头
旋转盘
不圆度测量打印
电感式轮廓仪
旁向式电感测微头
压力测量
1—压力输入接头 2—波纹膜盒 3—电缆 4—印制线路板 5—差动线圈 6—衔铁 7—电源变压器 8—罩壳 9—指示灯 10—密封隔板 11—安装底座
滚柱直径分选装置图 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗）

倍加福传感器

倍加福传感器电感式接近开关电感式传感器在有些在有些应用场合，对传感器的坚固耐用程度有着很高的要求，那么此类螺纹式坚固型不锈钢感应面传感器正是满足这种应用的最佳选择。

类似于机械工具制造或金属加工等应用场合，常常会使传感器受到碰撞、磨损和被腐蚀性溶剂或其他流体侵蚀，那么在此环境下，不锈钢感应面传感器就能发挥出它的巨大优势：大大减少停工时间，延长使用寿命，有效提高生产效率。

我们的金属感应面产品系列（NMB…）有两种：FE用于检测铁质金属，NFE用于检测非铁金属。

应用场合，对传感器的坚固耐用程度有着很高的要求，那么此类螺纹式坚固型不锈钢感应面传感器正是满足这种应用的最佳选择。

类似于机械工具制造或金属加工等应用场合，常常会使传感器受到碰撞、磨损和被腐蚀性溶剂或其他流体侵蚀，那么在此环境下，不锈钢感应面传感器就能发挥出它的巨大优势：大大减少停工时间，延长使用寿命，有效提高生产效率。

我们的金属感应面产品系列（NMB…）有两种：FE用于检测铁质金属，NFE用于检测非铁金属。

电感式传感器分类：金属感应面接近开关、电感式模拟量输出传感器、总线型接近开关、高压型接近开关、感应距离增长型传感器、本安型输出接近开关、阀位传感器、环形接近开关、槽型接近开关、防护等级为ip69k的接近开关、防磁防焊型接近开关、材料分选型接近开关、带安全功能的接近开关电感式传感器的特性标准电感式传感器产品特性:∙光滑或螺纹式不锈钢圆柱形外壳∙反极性保护和短路保护∙LED状态指示∙M8, M12接插件连接或端子接线方式∙PVC，PUR或硅电缆出线方式∙2线，3线，4线直流，交流，NAMUR输出方式以及AS-I总线方式输出电感式传感器的图片桌面的11张电容式接近开关就像电感式传感器一样，电容式传感器检测目标物也是非接触式的。

电容式传感器既能检测导电性材料同时又能检测非导电性材料，然而我们通常用于检测塑料，液体，粉末状和粒状物等非电导性材料物体。

在实际应用中，电容式接近开关的灵敏度取决于被检目标物的材料特性。

传感器原理及其应用_第3章_电感式传感器

1
2
P
r
x
为简化分析，设螺管线圈的长径比 l / r 1 ，则可认为螺管线圈内磁场强度分布均匀，线圈中心处的磁场强度为：
B
x
2 2 N NBS 0 N r L0 I I l
IN H l 则空心螺管线圈的电感为：
第3章电感式传感器
当线圈插有铁芯时，由于铁芯是铁磁性材料，使插入部分的磁阻下降，故磁感强度B增大，电感值增加。
如果铁芯长度 l e 小于线圈长度l，则线圈电感为
L
0N [lr ( r 1)l e re ]
2 2 2
l2
第3章电感式传感器当l e增加 l e 时，线圈电感增大ΔL，则
L L
电感变化量为
0N [lr ( r 1)(l e l e )re ]
0 N 2 S N2 N2 线圈自感L为： L 2 Rm 2 0 S
分类：
变气隙厚度δ的电感式传感器；变气隙面积S的电感式传感器；
变铁芯磁导率μ的电感式传感器；
第3章电感式传感器
自感式电感传感器常见的形式
变气隙式
变截面式
螺线管式
1—线圈coil ；2—铁芯Magnetic core ；3—衔铁Moving core
，上式展开成泰勒级数： 1
非线性误差为

0

2
0
100%
0
第3章电感式传感器
①差动式自感传感器的灵敏度比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失真小,如当Δδ/δ=10％时 , 单线圈γ＜10％；而差动式的 γ ＜1％ ③采用差动式传感器，还能抵消温度变化、电源波动、外界干扰、电磁吸力等因素对传感器的影响

传感器的主要分类

传感器的主要分类传感器是一个非常广泛应用于工业、医疗、航空航天、农业等领域的设备，它能够将各种物理量转换为电信号或其他易于处理的形式，从而让我们能够对环境的变化进行感知和控制。

根据其工作原理和应用领域的不同，传感器可以被分为多个主要分类。

1. 按照测量的物理量分类：- 压力传感器：测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻式传感器等。

- 温度传感器：测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻、红外传感器等。

- 湿度传感器：测量空气中的湿度，常见的有电容式传感器、电阻式传感器等。

- 流量传感器：测量液体或气体的流量，常见的有涡轮流量传感器、超声波传感器等。

- 光传感器：测量光线的强度或频率，常见的有光电二极管、光敏电阻等。

- 加速度传感器：测量物体的加速度，常见的有压电传感器、光纤传感器等。

2. 按照传感器的工作原理分类：- 电阻性传感器：通过物理量的变化引起电阻值的改变，常见的有压阻式传感器、电位器等。

- 容性传感器：通过物理量的变化引起电容值的改变，常见的有电容式湿度传感器、触摸屏等。

- 电感性传感器：通过物理量的变化引起电感值的改变，常见的有磁力传感器、电感式传感器等。

- 压电性传感器：通过物理量的变化引起压电材料产生电荷，常见的有压电传感器、声波传感器等。

- 光学传感器：通过物理量的变化引起光的变化，常见的有光敏电阻、光电二极管等。

3. 按照传感器的应用领域分类：- 工业自动化传感器：常见的有压力传感器、温度传感器、液位传感器等，用于监测和控制工业过程中各种物理量的变化。

- 医疗传感器：常见的有心率传感器、血压传感器、血糖传感器等，用于监测患者的生命体征和健康状况。

- 环境监测传感器：常见的有温湿度传感器、PM2.5传感器、CO2传感器等，用于监测大气、水质和土壤等环境参数。

- 智能家居传感器：常见的有人体红外传感器、声音传感器、烟雾传感器等，用于实现家居设备的自动控制和安全监测。

- 农业传感器：常见的有土壤湿度传感器、光照传感器、气象传感器等，用于监测农作物的生长环境和农田的气候条件。

常用传感器工作原理(电感式)

6
变面积式
N2µ0 A L= 2δ
传感器灵敏度为：传感器灵敏度为：
dL N2µ0 k= = dA 2δ0
传感器
感传感器灵敏度
感
7
变间隙式
N µ0 A L= 2δ
2
L
传感器灵敏度为：传感器灵敏度为：
N2µ0 A dL 0 k= =− dδ 2δ 2
∆L
∆δ
δ
愈小，则灵敏度k愈高。由于k 气隙 δ 愈小，则灵敏度k愈高。由于k不是常会产生非线性误差，数，会产生非线性误差，因此这种传感器常规定在较小气隙变化范围内工作。设气隙变化为（较小气隙变化范围内工作。设气隙变化为（δ0，δ0＋ ∆δ），由于气隙变化甚小， ∆δ远小于），由于气隙变化甚小远小于δ ∆δ），由于气隙变化甚小，即∆δ远小于δ0时（一般要求小于10倍以上），进一步近似为： 10倍以上），k 要求小于10倍以上），k进一步近似为： x
3
1.自感式传感器 1.自感式传感器
传感器由线圈、铁心和衔铁组成。工作时衔铁与被测物体连接，被测物体的位移引气隙磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。
NΦ L= I
I为线圈中所通交流电的有效值。根据磁路的欧姆定律两式联立得:
线圈
铁芯
Φ=
IN RM
δ
N2 L= RM
衔铁
∆δ
4
N2 L= Rm
线圈
15
3）自感传感器测量电路-交流电桥：自感传感器测量电路-交流电桥：
前面已提到差动式结构可以提高灵敏度，改善线性，所以交流电桥也多采用双臂工作形式。通常将传感器作为电桥的两个工作臂，电桥的平衡臂可以是纯电阻，也可以是变压器的二次侧绕组或紧耦合电感线圈。

“传感器与检测技术”(5-13章)练习题

“传感器与检测技术”（5—13章）练习题班级：学号：姓名：一、填空题1、根据工作原理电感式传感器可分为（）、（）、（）。

2、由单线圈变隙式电感传感器的基本特性可知，其测量范围与（）及（）相矛盾。

3、闭磁路变隙式电感传感器主要由（）、（）及铁芯组成。

4、闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。

当被测物体移动时，引起磁路中气隙（）发生相对变化，从而导致（）、（）及（）的变化。

5、螺线管式差动变压器式传感器从理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压应为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为（）电压。

利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用（）、（）电路。

6、电容式传感器是将被测物理量的变化转换成（）的一种传感器，电容式传感器的测量电路有（）电路、（）电路、（）电路以及（）电路等。

7、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是（）热电阻和（）热电阻。

8、铜热电阻在一些测量精度要求不高且温度（）的场合，用来测量（）范围的温度。

9、热电阻在电桥测量电路中的接法有：（）制、（）制和（）制。

10、采用热电阻作为测量元件是将（）的测量转换为（）的测量。

11、热电偶中热电势的大小仅与（）的性质、（）有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。

12、按热电偶本身结构划分，有（）热电偶、铠装热电偶、（）热电偶。

13、压电式传感器的工作原理是基于某些（）材料的压电效应。

14、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的（）与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片（）和面积无关。

15、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。

经过（）的压电陶瓷才具有压电效应。

16、沿着压电陶瓷极化方向加力时，其（）发生变化，引起垂直于极化方向的平面上（）的变化而产生压电效应。

17、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量（）的被测量。

18、压电式传感器中，为了克服力传递函数中的（）性，几乎所有的压电式传感器都加（）。

电感式传感器的特点是什么

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，不宜快速动态测控等缺点。

电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。

电感式,电容式,压电式,磁电式传感器-传感器测量原理

a)比较浅的裂缝信号 b)经过幅值甄别后的信号图3-28 用涡流探伤时的测量信号
3.3 电涡流式传感器
a)比较浅的裂缝信号 b)经过幅值甄别后的信号图3-28 用涡流探伤时的测量信号
3.4 电感式传感器产品：
3.4 电感式传感器案例：连续油管的椭圆度测量
Eddy Sensor
Reference Circle
它由一个初级线圈，两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
工作原理:互感现象.
Eo
E
out
w
１-活动衔铁；２-导磁外壳；３-骨架；４-匝数为W 1 的初级绕组；５-匝数W为2 a 的次级绕组；６-匝数为 W的2 b次级绕组
图3-11 螺线管式差动变压器结构图
螺线管式3差.2动互变压感器式按线传圈感绕组器排列的
3.4 电感式传感器案例：板的厚度测量
~
3.4 电感式传感器案例：张力测量
3.3.1电涡3流.3式电传感涡器流式传感器
下图为电涡流式传感器涡流的式原理图，该图由传感器线圈和被原测理导:涡体流组效应成线圈—导体系统。
图3-19 电涡流传感器原理图
根据法3拉.3第定电律涡，当流传式感器传线感圈通器以正
电路的磁阻指由于电流引起的链合磁通
量。根据电感定义，线圈中电感量可由下
式确定：
L N II
上式中3：.1 变磁阻式传感器
Ψ——线圈总磁链；
I ——通过线圈的电流；
N——线圈的匝数；
Φ——穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律，得磁通表达式：
IN Rm
R m ——磁路总磁阻。
对于变隙式传感器，因为气隙很小，所以可以认为气隙中的磁场是均匀的。

3.1.2.3传感器

第三章电感式传感器及应用§3-1 自感式1．说明单线圈和差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。

2．为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传该器有更大的测位移范围？3．根据单线圈和差动螺线管式电感传该器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同。

4．电感式传该器测量电路的主要任务是什么？变压式电桥和带相敏整流的交流电桥，谁能更好的完成这一任务？为什么？5．说明电动测微仪和电感式压力传该器的基本组成和工作原理。

作业题1. 利用原理，将非电量的变化转换成线圈（或）变化的装置，叫电感式传该器。

该传该器可分为和两大类。

（电磁感应；电感；互感；自感式；互感式）2. 自感式有式和式。

以上每种形式又可再分为式与式两种结构。

（闭路变隙；开路螺线管；单线圈；差动）3. 闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。

而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。

（铁磁性壳体；线圈；活动铁心）4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。

为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。

（测量范围；灵敏度；线性度；差动变隙式；螺线管式）5．写下面的比较表：比较项目闭磁路变隙式电感传该器开磁路螺线管式电感传该器灵敏度高低测量范围较小较大测量误差3%左右±5%左右制造装配困难方便，批量生产互换性强应用逐渐减小越来越多6. 在工程技术中，电感式传该器经常用来测量、、、、、、、及等非电量。

（位移；尺寸；振动；力；压力；转矩；应力；流量；比重）7. 电动测微仪是用于测量变化的仪器，其主要优点为、、以及等等。

（微小位移；重复性好；精度高；灵敏度高；输出信号便于处理）8. 电动测微仪的测量电路有电桥、电桥和电桥等，而应用最多的为的交流电桥。

（紧耦合电感；变压器式交流；带相敏整流；带相敏整流）9．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是。

因此，不论采用，还是都无法判别该输出电压的，即无法判别衔铁。

电感式传感器介绍

在f点为“＋” ，则电流路径是 fgdche (参看图a)。反之，如f点为 “–” ，则电流路径是ehdcgf。 g f d R c
eab
衔铁在零位以下
t t t t
ecd
USC
e1
eab
衔铁在零位
～
e a
h R b
USC
ecd
USC
t
t t t t (b)
衔铁在零位以上
eab ecd
USC
L L=f（S）
L=f（δ） S δ
0 SN 2 L 2
变气隙式自感传感器如图，传感器初始电感量为：
0 SN 2 L0 2 0
传感器工作时，若衔铁移动使气隙增加Δδ，则电感减小，变化量为ΔL：
0 SN 2 0 SN 2 L L L0 L0 2( 0 ) 2 0 0
1 线圈Ⅰ自感特性曲线； 2 线圈Ⅱ自感特性曲线； 3 线圈Ⅰ与Ⅱ差动自感特性曲线； 4 差动电桥输出电压－位移特性曲线
L/mH 100 75 LD 50 25 0 25 50 75 100
Ⅰ
1
Ⅱ 2
4

3
1
2
3
4
δ/mm
注意！
①当气隙δ发生变化时，自感的变化与气隙变化均呈非线性关系，其非线性程度随气隙相对变化Δδ/δ的增大而增加； ②气隙减少Δδ所引起的自感变化ΔL1与气隙增加同样Δδ 所引起的自感变化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2，其差值随 Δlδ/lδ的增加而增大。
差动变压器的使用温度通常为80℃
3.2.2差动变压器的测量电路
1.差动整流电路根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为“＋”，e点为“–”，则电流路径是fgdche（参看图a）。反之，如f点为“–”，e点为 “＋”，则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的输出情况。输出的电压波形见图（b），其值为 USC=eab＋ecd。

自感式传感器

R C L Z
图中，L为线圈的自感，R为折合有功电阻的总电阻，C为
并联寄生电容。上图的等效线圈阻抗为
j ( R jL) C Z j R jL C
将上式有理化并应用品质因数Q=ωL/R，可得
2 LC 2 jL 1 LC 2 Q R Z 2 2 2 2 LC LC 2 2 2 2 (1 LC ) (1 LC ) Q Q
电感式圆度仪原理图 1-被测工件；2-精密主轴： 3-传感器；4 -工作台
4、电感式传感器测液位
此变面积自感传感器自感L为
N 2 0 N2 L A K A 2d 2d 0 A
变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，输入与输出呈线性关系；因此可望得到较大的线性范围。但是与变气隙式自感传感器相比，其灵敏度降低。灵敏度
N 2 0 dL k0 K dA 2d
电势el，这种现象称之为自感。产生的感应电势称为自感电势。传感器的结构如下图所示。它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和
衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
图变间隙型自感传感器 1—线圈 2—铁心 3—衔铁
根据对电感的定义，线圈中电感量可由下式确定：
• 缺点：
• 灵敏度、线性度和测量范围相互制约,传感器自身频率响应低,不适用于快速动态测量。这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,在工业自动控制系统中被广泛采用。
自感式传感器
一、工作原理与结构
M. Faraday 电磁感应定律(1831年)：当一个线圈中电流i变化

传感器的常见分类

传感器的常见分类传感器是一种可以感知和检测物理量、化学量、生物量或其他特定信息的设备或装置。

它们广泛应用于各个领域，如工业、医疗、环境监测等。

根据其工作原理和应用领域的不同，传感器可以分为多种分类。

1. 按照测量的物理量分类：在物理量的测量上，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、声音传感器等。

温度传感器用于测量环境或物体的温度，常见的有热敏电阻、热电偶等；压力传感器用于测量气体或液体的压力，如应力应变传感器、压电传感器等；湿度传感器用于测量空气中的湿度，如电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等；光传感器用于测量光的强度，如光敏电阻、光电二极管等；声音传感器用于测量声音的强度，如麦克风、声压传感器等。

2. 按照工作原理分类：根据传感器的工作原理，可以将传感器分为电阻型传感器、电容型传感器、电感型传感器、光电型传感器等。

电阻型传感器是利用电阻的变化来感知物理量的变化，如热敏电阻、应变电阻等；电容型传感器则是利用电容的变化来感知物理量的变化，如电容式湿度传感器、接触式位移传感器等；电感型传感器是利用电感的变化来感知物理量的变化，如接近开关、电感式位移传感器等；光电型传感器则是利用光的变化来感知物理量的变化，如光敏电阻、光电二极管等。

3. 按照应用领域分类：根据传感器的应用领域，可以将其分为工业传感器、医疗传感器、环境监测传感器等。

工业传感器主要用于工业生产过程中的测量和控制，如压力传感器、温度传感器、流量传感器等；医疗传感器用于医疗领域中的诊断和监测，如心率传感器、血压传感器、血氧传感器等；环境监测传感器则用于环境监测和资源管理，如气体传感器、水质传感器、土壤湿度传感器等。

4. 按照信号输出类型分类：按照传感器输出信号类型的不同，可以将其分为模拟传感器和数字传感器。

模拟传感器输出的是连续变化的模拟信号，如电压、电流等；数字传感器输出的是离散的数字信号，如数字温度传感器、数字压力传感器等。

第二版传感器余成波第三章部分课后题答案

3.3 金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同?答：金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应，利用的是金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相应地变化，其电阻率p并未发生变化。

半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应，压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受力作用，其电导率p则发生变化的现象。

3.5 题3.5图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V R3 R4 100 Q ，R和R2为相同型号的电阻应变片，其电阻均为100Q，灵敏度系数K=2.0。

两只应变片分别粘贴等强度梁同一截面的正、反两面。

设等强度梁在受力后产生的应变为5000卩& ，试求此时电桥输出端电压U a。

题3.5图3解：此电桥为输出对称电桥，故U。

f 2 3 5 1015/mV2 23.6 哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对误差表达式，并说明电路补偿法的原理。

答: (1)引起应变片的温度误差的因素：①由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。

②当试件与与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于温度的变化而引起的附加变形，使应变片产生附加电阻(2)相对误差表达式：(3)电路补偿法的原理：图3.6为电路补偿法的原理图。

电桥输出电压U。

与桥臂参数的关系为:U 0 A( R i R4 R B R3) 0工程上，一般按R i R4 R B R3选取桥臂电阻。

当温度升高或降低t t t o时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，则U 0 A[( R1 R1t ) R4 ( R B R Bt)R3)] 0R又有新的增量R i RKU o AR1R4K②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。

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。