电感式传感器的特性及应用

第２９卷第７期　２０１２年７月　机　电　工　程　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．７　Ｊｕ１．２０１２　

电感式位移传感器输出特性仿真分析　

宋黎明，杨前明　，谢计业，李　微　

（山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛２６６５９０）　

摘要：电感式位移传感器因其结构及电磁感应特点，不可避免地出现输出非线性与温度漂移的问题，影响其测试精度。针对这一问　题，在分析电感式位移传感器结构特性与工作原理的基础上，建立了其输入／输出关系数学模型，并运用Ｍａｔｌａｂ软件进行了仿真分　析；探讨了输入／输出参数之间的变化规律。研究结果表明：电感式位移传感器存在一个近似线性工作区域±６　，其线性度误差受　线圈匝数与半径的影响；在其他参数一定的情况下，线圈半径与线圈匝数分别为定值、依次改变线圈匝数与线圈半径时，存在铁芯　位移　，且当　≤Ｉ　６　Ｉ时，传感器输出特性近似成线性关系，线性度好；当　≥ｌ　６　ｌ时，传感器输出特性为非线性关系，线性度　

差。　关键词：电感式位移传感器；数学模型；Ｍａｔｌａｂ仿真；线性误差　中图分类号：ＴＰ２１２；ＴＨ７３　文献标志码：Ａ　文章编号：ＩＯＤＩ一４５５１（２０１２）０７—０７９５—０４　

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　

ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　

ＳＯＮＧ　Ｌｉ—ｍｉｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｑｉａｎ—ｍｉｎｇ，ＸＩＥ　Ｊｉ－ｙｅ，ＬＩ　Ｗｅｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ　ｔｏ　ａｐｐｅａｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｒｉｆｔ，ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｉｔｓ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｉｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｓｅｎｓｏｒ，ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　Ｍａｔｌａｂ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｗａｓ　ｉｎ—　ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｈｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　ｈａｓ　ａｎ　ｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ　ｌｉｎｅａｒ　ｅｘｔｅｎｔ（±６…）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ｅｒｒｏｒｓ　ａｒｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｉｌｓ　ｎｕｍｂｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｍｉｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｉｌ　ｏｆ　ｒａｄｉｕｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｃｏｉｌ　ｔｕｒｎｓ　ａｒｅ　ｆｉｘｅｄ，ｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｉｌ　ｒａｄｉｕｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｕｒｎｓ　ａｒｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｉｎ　ｐｒｏｐｅｒ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｗｈｅｎ　≤　ｌ　６　ａｘ　Ｉ，ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｈａｓ　ａｎ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｌｉｎｅａｒｉｔｙ．Ｗｈｅｎ　≥Ｉ　６　ａｘ　ｌ，ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｐｐｅａｒｓ　ｗｏｒｓｅ　ｌｉｎｅａｒｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ；Ｍａｔｌａｂ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｌｉｎｅａｒ　ｅｒｒｏｒ　

电感式传感器原理及在几何量计量检定中的应用

感应式的传感器现在由于其宽泛的应用特性和良好的应用效果已经得到了越来越多方面的青睐，电感式的传感器主要组成成分包括振荡器，开关电路以及放大信号需要用到的输出电路三个主要成分。电感式传感器在计量检定过程中可能会表现出良好的应用效果，尤其是几何量的测量过程中，电感式传感器对于位移偏移量的测量或许有更好的效果。文章从这一点出发进行阐述，希望可以给有关从业人员以启发。

标签：电感式传感器;几何量测量;传感器应用

1 前言

电感式传感器由振荡器，开关电路和放大输出电路组成。振荡器产生交变磁场，当金属靶接近磁场并达到感应距离时，金属靶中将产生涡流，这将导致振荡衰减甚至停止。振荡器的振荡和振荡后由放大电路处理并转换成开关信号，以触发驱动控制装置用于非接触检测目的。

2 电感式传感器

电感式传感器的工作原理是电磁感应。它是把被测量（如位移等）转换为电感量变化的一种装置。按照转换方式的不同，可分为自感式（包括可变磁阻式与涡流式）和互感式（差动变压器式）两种。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3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。这种传感器的气隙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）mm之间。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。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。

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自感型电感式传感器及其应用

摘 要

随着信息时代的到来，信息技术对社会发展、科学进步起到了决定性的作用。信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。作为新型传感器的一种——变磁阻式传感器，对其深入研究也就更加愈加重要。本文磁阻式传感器的基本概念入手，着重讨论了电感式、变压器式和电涡流式三种传感器的工作原理、输出特性、测量电路及其在生活中的实际应用。旨在帮助我们利用传感器知识更好的改善生活，提高生活质量，从而促进社会进步。

关键词： 变磁阻式传感器； 电感式； 变压器式； 电涡流式； 原理； 应用

Abstract

With the advent of the information age, information technology played a decisive role

on social

development, scientific progress. The foundation of information technology includes information collection,

information transmission and information processing, and information collection cannot ignore the sensor

technology. In recent years, the sensor is in the stage of development from traditional to new. Magnetic

resistance sensor as a kind of new type of sensor, the research of it is becoming more and more important.

实验 差动螺线管电感式传感器特性

一、 实验目的：

通过该实验进一步掌握差动式测量电路的使用方法和螺线管电感式传感器的特性。

二、实验性质：设计性实验

三、实验要求：

1．参考差动变压器的实验原理，设计一个差动螺线管电感式传感器的测量线路，并进行位移测量。

2．写出实验原理、实验步骤，对实验结果进行列表、分析、计算，画出其X－V曲线。

3．从理论和实际测试系统两个方面找出产生误差的原因。

4．在进行具体实验操作前先拟定实验方案，经实验指导教师审核通过后方能进入实验室操作。

四、可供实验设备：

音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低频滤波器、电压表、测微头、示波器。