3_1电感式传感器(自感互感)解析

3-1 分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器和涡流传感器的工作原理和灵敏度。

答：1）、变磁阻式传感器由线圈、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。

当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。

变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。

为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。

2）、差动变压器式互感传感器：把被测的非电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。

这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接。

应用最多的是螺线管式差动变压器可测量1-100mm的机械位移量，灵敏度高。

3）、涡流传感器的工作原理是根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体臵于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

灵敏度高。

电感器的自感与互感特性解析电感器是电子电路中常见的元件，用于存储和传输能量。

在电感器中，自感和互感是其重要的特性之一。

本文将对电感器的自感与互感特性进行解析，介绍其原理、作用及应用。

首先，让我们来了解什么是电感器的自感。

自感是指电流通过电感器时，产生的磁场使自身导线中发生的电动势。

简单来说，自感是电感器内部导线自身环绕的磁场产生的感应电动势。

自感的大小与电感器的线圈匝数、线圈截面积和绕线方式有关。

线圈匝数越多，自感越大；线圈截面积越大，自感越小；绕线方式也会对自感产生影响。

当电感器中传导的电流变化时，磁场也会随之变化，从而产生自感电动势。

自感的作用在电子电路中非常重要。

首先，自感是电感器存储能量的基础。

当电流通过电感器时，自感会使电流随时间的变化而变化，这样就形成了能量的存储。

其次，自感还可用于均压、滤波和振荡等电路中。

均压电路中，自感器的自感特性使其能够稳定电压输出；滤波电路中，电感器的自感特性使其能够去除电流中的高频噪声；振荡电路中，通过自感和电容的相互作用，可以产生稳定的振荡信号。

除了自感，电感器还具有互感特性。

互感是指两个或多个线圈之间通过磁场相互作用而产生的感应电动势。

互感是电感器的重要特性之一，可用于传输和变换能量。

互感的大小与线圈匝数、线圈之间的距离、线圈之间的相对位置以及磁场的变化率有关。

线圈匝数越多，互感越大；线圈之间的距离越近，互感越大；线圈之间的相对位置也会对互感产生影响；而磁场的变化率越快，互感越大。

互感在电子电路中有多种应用。

例如，互感可以用于变压器中，通过变压器的互感特性，实现电压的变换。

互感也可以用于传感器中，通过测量磁场的变化，实现对物理量的测量。

综上所述，电感器的自感和互感特性是其重要的特性之一。

自感是指电感器内部导线自身环绕的磁场产生的感应电动势；互感是指线圈之间通过磁场相互作用而产生的感应电动势。

自感和互感不仅在电路能量存储和传输方面有着重要作用，还在均压、滤波、振荡和变压等电子电路中有广泛的应用。

电感的自感与互感现象电感是电路中常见的元件，它具有自感和互感两种重要的物理现象。

本文将详细介绍电感的自感和互感现象。

一、自感现象自感是指电流在电感中产生的磁通量对电流自身的感应作用。

当电流通过一个线圈时，会形成一个磁场，这个磁场会将一部分能量储存起来，形成磁能。

当电流发生变化时，线圈的磁场也随之变化，产生电动势。

这种电动势的方向与电流变化的方向相反，试图阻止电流变化。

这种现象称为自感现象。

自感现象的数学表达式为：ε = -L * dI/dt其中，ε表示自感电动势，L表示电感的自感系数，dI/dt表示电流变化的速率。

根据这个公式，我们可以看出，自感电动势与电流变化的速率呈线性关系。

二、互感现象互感是指两个或者多个线圈之间通过磁场相互感应产生的电动势现象。

当一个线圈中的电流发生变化时，将会生成一个磁场，这个磁场会穿过另一个线圈，从而在另一个线圈中产生电动势。

这种现象称为互感现象。

互感现象的数学表达式为：ε = -M * dI1/dt其中，ε表示互感电动势，M表示互感系数，dI1/dt表示第一个线圈电流的变化速率。

互感系数M与线圈的结构有关，正比于线圈的匝数和相对位置。

互感现象不仅存在于两个线圈之间，还可以存在于一个线圈的不同部分。

当线圈自身的一部分对另一部分产生感应时，也会发生互感现象。

三、电感对电路的影响电感具有阻碍电流变化的特性，这对电路有着重要的影响。

1. 自感对电路的影响：在直流电路中，自感会形成一个扼流圈，阻碍电流的变化。

这可以用来稳定直流电压，避免电流的突变。

在交流电路中，自感会引起电路的阻抗变化。

阻抗由电阻和电感共同决定，而电感对不同频率的电流具有不同的阻抗。

这使得电感在交流电路中可以用作滤波器、隔直流器等。

2. 互感对电路的影响：互感在变压器、电感耦合放大器等电路中起着重要作用。

变压器利用互感现象将电压变换到合适的水平，实现电能传输和变压变流。

电感耦合放大器则通过互感将信号传递到输出电路，增加信号的幅度。

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。

一文读懂电感式传感器电感式传感器被大量应用在各行各业。

特别是机床行业，以及汽车制造等行业更是应用广泛。

电感式传感器利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈自感系数或互感系数的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。

电感式传感器是利用线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。

通常由振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。

其结构简单，无活动电触点，工作寿命长。

而且灵敏度和分辨力高，输出信号强。

线性度和重复性都比较好，能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制。

可以测量位移、振动、压力、流量、比重等参数。

电感式传感器的核心部分是可变的自感或互感，在将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电感绕组。

电感式传感器的特点（1）结构简单：没有活动的电触点，寿命长。

（2）灵敏度高：输出信号强，电压灵敏度每毫米能达到上百毫伏。

（3）分辨率大：能感受微小的机械位移与微小的角度变化。

（4）重复性与线性度好：在一定位移范围内，输出特性的线性度好，输出稳定。

（5）电感式传感器的缺点是存在交流零位信号，不适宜进行高频动态测量。

电感式传感器的类型电感式传感器可分为自感式传感器、差动变压式传感器和电涡流传感器三种类型。

自感式传感器1、自感式传感器的结构自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

铁芯与衔铁由硅钢片或坡莫合金等导磁材料制成。

自感式传感器结构图2、自感式传感器的工作原理自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。

传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度δ发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯的位移量的大小和方向。

自感式传感器的工作原理示意图当线圈匝数N为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻的函数，只要改变δ 或S均可导致电感变化。