第4章 电感式传感器及应用
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《传感器原理与应用》 , 第58页第四章电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把铰测的物理量加位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数人或互感系数AJ的变化,再由涵量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)灵敏度和分辨率高,能测出0.01Pm酌位移变化。
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做到0.05%一0.1%,并且稳定性也较好。
同时.这种传感器能实现信息的远距离传辖、记录、显示和控制,它在上业自动控制系统中广泛被采用;但是它台频率响应较低,不宜快速动态测控等缺点。
电感式传感器种类很多,本章主要介绍自感式、互感式和涡流式三种传感器。
变磁阻式传感器变磁阻式传感器的结构如图4—1所示。
它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯利衔铁都由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成。
在铁芯和活动衔铁之间有气隙,气隙厚度为8。
传感器的运动部分与衔铁相连,当衔铁移动时,气院厚度6发生变化,从而使磁路中磁配变化.导致电感线圈的电感值变化,这样可以籍以判别被tIg量的位移大小。
线圈的电感值L可按下列电工学公式计算:式中贝——线圈匝数;RN——单位长度上磁路的总磁阻磁路总磁阻可写为式中 Rf——铁芯磁阻;R6——空气气隙磁阻式(4—3)中第一项为铁芯磁阻v第二项为衔铁磁阻;Ll一一磁通通过铁芯助长度(m);4l——铁芯横截面积(m’);Al——铁芯材料的导磁率(H/m);乙——磁通通过衔铁的长度(m);A2——衔铁横截面积(m2);A:——衔铁材料的导磁率(H/m);j一—气隙厚度(m);A一—气隙横截面积(m’);P。
——空气的导磁率(4n×10“H/m)。
由于及f《Rj,常常忽略Rf,因此,可得线圈电感为《传感器原理与应用》 , 第59页由式(4—5)可知,当线圈匝数确定后,只要改变j和4均可导致电感的变化,因此v变碰阻式传感器又可分为变气隙厚度6的传原器和变气隙面积4的传感器。
电感式传感器的特性及应用电感式传感器是一种通过测量电感值的变化来实现信号的检测和转换的传感器。
它利用了物体与线圈之间的磁场相互作用来实现信号的感知和测量。
电感式传感器具有灵敏度高、响应速度快、质量轻、成本低、结构简单等特点,因此在众多领域得到广泛应用。
首先,电感式传感器的特性主要表现在以下几个方面:1. 灵敏度高:电感式传感器通过测量线圈的电感值来感知外部物体的磁场,具有较高的灵敏度,可以实现对微小磁场变化的检测。
2. 响应速度快:电感式传感器的响应速度较快,可以及时对外部磁场的变化做出响应,实现实时监测和控制。
3. 宽频段:电感式传感器在很大程度上不受频率的限制,可以检测到较宽范围内的磁场信号。
4. 成本较低:由于电感式传感器的结构相对简单,所需材料较少,因此成本相对较低。
其次,电感式传感器具有广泛的应用领域,常见应用如下:1. 位移测量:电感式位移传感器可以通过感应物体与线圈之间的磁场来实现对物体位移的测量。
在机械、汽车、仪表等领域中广泛应用于位移、位置或端点检测等。
2. 速度测量:通过测量转子上的磁场与线圈之间的电感值变化,可以实现转子转速的检测,广泛应用于发电机、电机和机械制造等领域。
3. 流量测量:电感式流量传感器通常通过测量流体通过导体管道时磁场的变化来实现对流速的测量,广泛用于石油、化工、水处理等行业中的流量检测。
4. 重量测量:电感式传感器可通过检测导体中电流的变化来实现对物体重量的测量,广泛应用于电子天平、电子秤等领域。
5. 磁场检测:电感式传感器可感知磁场的强度和方向,广泛应用于磁场地质、磁场测量仪等领域。
6. 位置检测:电感式传感器可以通过检测物体与传感器之间的磁场变化来实现对物体位置的检测,常用于自动控制和机器人定位等领域。
总之,电感式传感器具有较高的灵敏度、响应速度快、结构简单等特点,能够实现对磁场信号的感知和测量。
其应用广泛,包括位移测量、速度测量、流量测量、重量测量、磁场检测、位置检测等领域。