第三章 互感式传感器

教师授课方案（首页）授课班级09D电气1、电气2 授课日期课节 2 课堂类型讲授课题第三章电感式传感器第一节自感传感器第二节互感传感器教学目的与要求【知识目标】1、了解自感式传感器的结构、工作原理。

2、差动变压器的结构、工作原理、测量电路重点掌握差动螺线管式电感变压器、差动相敏检波电路以及一次仪表的相关知识。

【能力目标】培养学生理论分析及理论联系实际的能力。

【职业目标】培养学生对一次仪表变送的接线技能与爱岗敬业的情感目标。

重点难点重点：差动变压器工作特性、相敏检波电路的工作特性、一次仪表的输出。

难点：相敏检波电路的工作特性教具教学辅助活动教具：多媒体课件、变压器、毫安表、交流接触器、导线教学辅助活动：提问、学生讨论一节教学过程安排复习1、测温热传感器的工作特性、热电阻的分类2、测温热传感器测量转换电路及优点3、举例测温热传感器应用4、气敏的工作特性与应用5、湿敏电阻的工作特性与应用5分钟讲课1、了解自感式传感器的结构、工作原理。

2、差动变压器的结构、工作原理、测量电路重点掌握差动螺线管式电感变压器。

3、掌握差动相敏检波电路4、电感传感器的应用70分钟小结1、小结见内页2、利用10分钟时间与学生互动答疑13分钟作业习题册第三章电感传感器习题2分钟任课教师：叶睿2011年1月20日审查教师签字：年月日教案附页【复习提问】上节课知识点：1、测温热传感器的工作特性、热电阻的分类2、测温热传感器测量转换电路及优点3、举例测温热传感器应用4、气敏的工作特性与应用5、湿敏电阻的工作特性与应用 第三章 电感式传感器【新课导入】电感式传感器：利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。

可以测量位移及与位移有关的工件尺寸。

本章要点：1、自感式传感器的结构、工作原理。

2、差动变压器的结构、工作原理、测量电路重点掌握差动螺线管式电 感变压器。

3、掌握差动相敏检波电路第一节 自感式传感器【本节内容设计】通过演示及理论公式说明自感式传感器的结构，对比说明差动传感器的优点，为后续学习做知识储备。

互感式传感器测量原理互感式传感器是一种常用于测量和监测物理量的传感器。

它利用互感现象来实现测量原理。

互感现象是指当两个线圈靠近时，其中一个线圈的电流变化会导致另一个线圈中的电流发生变化。

互感式传感器的基本结构由两个线圈组成，一个称为主线圈，另一个称为辅助线圈。

主线圈中通入待测物理量所产生的电流，而辅助线圈则用来测量这个电流的变化。

主线圈和辅助线圈之间通过磁场相互耦合，当主线圈中的电流发生变化时，会在辅助线圈中感应出电动势。

互感式传感器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。

根据法拉第电磁感应定律，当一个线圈中的磁通量发生变化时，会在另一个线圈中感应出电动势。

互感式传感器利用这一原理，通过测量辅助线圈中感应出的电动势来间接测量主线圈中的电流变化。

互感式传感器的测量原理可以通过以下步骤来解释。

首先，主线圈中通过待测物理量产生的电流会产生一个磁场。

这个磁场会传导到辅助线圈中，并在辅助线圈中感应出电动势。

然后，通过测量辅助线圈中的电动势，可以得到主线圈中电流的变化情况。

根据测得的电动势和已知的线圈参数，可以计算出主线圈中的电流值。

互感式传感器的测量原理具有一定的优势。

首先，它具有较高的灵敏度和精度，能够实现对微小电流变化的测量。

其次，互感式传感器的结构简单、体积小，适用于各种应用场景。

此外，它具有较好的线性特性和频率响应特性，能够满足不同领域的测量需求。

互感式传感器在许多领域都得到了广泛的应用。

例如，在工业自动化领域，互感式传感器可以用来测量电流、位移、压力等物理量。

在医疗领域，它可以用来监测心电图信号、血压等生理参数。

在环境监测领域，互感式传感器可以用来监测温度、湿度、光照强度等环境参数。

互感式传感器是一种基于互感现象的传感器，利用互感现象来实现对物理量的测量和监测。

它通过测量辅助线圈中感应出的电动势来间接测量主线圈中的电流变化。

互感式传感器具有灵敏度高、精度高、结构简单、体积小等优点，广泛应用于各个领域。

互感式传感器互感式传感器根据互感的基本原理，把被测的非电量变化转换为线圈间互感量的变化。

变压器式传感器与变压器的区别是：变压器为闭合磁路，而变压器式传感器为开磁路；变压器初、次级线圈间的互感为常数，而变压器式传感器初、次级线圈间的互感随衔铁移动而变，且变压器式传感器有两个次级绕组，两个次级绕组按差动方式工作。

因此，它又被称为差动变压器式传感器。

差动变压器结构形式较多，有变间隙式、变面积式和螺线管式等，其中应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1-100mm 的机械位移，并具有测量精度高，灵敏度高，结构简单，性能可靠等优点。

1．螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器的基本结构如图2.21所示，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。

差动变压器传感器中两个次级线圈反向串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，其等效电路如图 2.22所示，其中对1•U 、1•I 为初级线圈激励电压与电流， L l 、R l 为初级线圈电感与电阻，M l 、M 2分别为初级线圈与次级线圈1、2间的互感，L 21、 L 22和R 21、R 22分别为两个次级线圈的电感和电阻。

图2.21 螺线管式差动变压器 图2.22等效电路 当初级绕组N 1加以激励电压1•U 时，根据变压器的工作原理，在两个次级绕组中便会产生感应电势E 21和E 22。

根据变压器原理，传感器开路输出电压为两次级线圈感应电势之差，即 ••••-=-=12122212)(I M M j E E U ω （2.35）如果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，必然会使两互感系数21M M =。

根据电磁感应原理，将有2221E E =，因而022212=-=•••E E U ，即差动变压器输出电压为零。

当衔铁偏离中间位置向上移动时，由于磁阻变化使互感21M M >，即11M M M ∆+=，22M M M ∆-=。

互感式传感器的工作原理一、介绍互感式传感器是一种常见的传感器类型，它通过感应到外部磁场的变化来测量某种物理量。

本文将详细探讨互感式传感器的工作原理及其应用。

二、互感式传感器的基本原理互感式传感器是基于互感现象工作的。

互感现象是指当电流通过一个线圈时，会在相邻的另一个线圈中产生感应电动势。

传感器中有两个线圈，一个线圈称为驱动线圈，另一个线圈称为接收线圈。

当外部磁场的变化作用于传感器时，驱动线圈中的电流也会相应改变，进而产生感应电动势在接收线圈中。

三、互感式传感器的结构互感式传感器通常由铁芯、驱动线圈、接收线圈和信号处理电路组成。

铁芯用于增强传感器对外部磁场的感应能力，驱动线圈产生磁场，接收线圈用来接收感应电动势，信号处理电路用来处理接收到的信号并输出。

3.1 铁芯铁芯是互感式传感器中重要的结构部分。

它由磁性材料制成，可以增强传感器的磁感应强度，从而提高传感器的灵敏度和准确性。

3.2 驱动线圈驱动线圈是产生磁感应强度的部分。

它通过通电产生磁场，这个磁场会对外部磁场产生相应的影响。

3.3 接收线圈接收线圈是感应到外部磁场变化的部分。

当外部磁场变化时，接收线圈中会产生感应电动势。

3.4 信号处理电路信号处理电路用来处理接收到的感应电动势信号。

它可以放大信号、去除噪声并输出一个稳定的电压或电流信号。

四、互感式传感器的应用互感式传感器具有广泛的应用领域，下面列举一些常见的应用。

4.1 位移测量互感式传感器可以通过测量外部磁场的变化来实现位移测量。

当物体发生位移时，位于互感式传感器附近的磁场也会发生变化，从而产生感应电动势。

通过测量感应电动势的大小可以确定位移的大小。

4.2 接近开关互感式传感器可以用作接近开关。

当物体靠近传感器时，外部磁场会对传感器产生影响，从而改变传感器中的感应电动势。

通过监测感应电动势的变化，可以实现物体的接近检测。

4.3 流量测量互感式传感器可以用于测量液体或气体的流量。

通过将传感器安装在流体管道中，当流体通过时，会对传感器产生磁场的影响。

互感式传感器的工作原理互感式传感器（Inductive sensors）是一种常见的非接触式传感器，用于检测各种金属物体的存在、位置或运动。

它们广泛应用于工业自动化、机械制造、机器人技术等领域。

互感式传感器的工作原理基于磁感应现象。

根据法拉第电磁感应定律，当磁场穿过一个金属物体时，会在物体中产生感应电流。

互感式传感器利用这一原理，在传感头附近创建一个较强的高频磁场，当金属物体靠近传感头时，由于感应电流的产生，传感器会检测到这个变化而产生响应。

传感头通常由线圈和铁芯构成。

线圈通过交流信号产生高频磁场，铁芯用于增加磁场的密度和传导性能。

传感头的线圈通过一个电感元件和一个高频振荡电路相连，形成一个串联谐振电路。

这个谐振电路的共振频率与感测头附近的金属物体的性质和距离有关。

当金属物体靠近传感头时，金属物体的存在改变了谐振电路的特性，导致线圈感应到的电压和电流的变化。

互感式传感器会测量这些变化，并将其转换为可识别的信号。

传感器可以通过本地显示或连接到计算机或PLC等设备上，实时显示或处理输入信号。

互感式传感器的性能受到许多因素的影响，包括金属物体的材料、形状、大小、导电性能等。

金属物体的电导率越高，感应电流的强度就越大。

由于互感式传感器只能探测金属物体，因此对于非金属物体的检测通常需要其他类型的传感器。

互感式传感器有许多优点，使其在工业应用中被广泛采用。

首先，它们具有非接触式检测的特点，因此可以避免接触式传感器由于磨损或破坏而导致的故障。

其次，互感式传感器具有快速响应的特点，可以在微秒甚至更短的时间内检测到目标物体的变化。

此外，互感式传感器具有较高的精度和重复性，并且在恶劣的环境条件下也能正常工作。

总之，互感式传感器是一种基于磁感应原理的非接触式传感器。

通过创建高频磁场并检测感应电流的变化，互感式传感器可以用于检测金属物体的存在、位置或运动。

这些传感器在工业自动化和机器人技术中发挥着重要作用，提高了生产效率和产品质量。

互感式传感器的工作原理
互感式传感器是一种将物理量转换为电信号的传感器，其工作原理基
于电磁感应定律。

它由两个线圈组成，一个被称为主线圈，另一个被
称为次级线圈。

主线圈中通以交流电源，产生一个变化的磁场。

当物
理量改变时，会影响到主线圈中的磁场强度和方向，从而引起次级线
圈中的电动势发生变化。

具体来说，在互感式传感器中，主线圈和次级线圈之间通过磁芯相连。

当主线圈通以交流电源时，在磁芯内部形成一个变化的磁场。

此时，
如果有物理量作用于传感器上，则会影响到这个磁场的强度和方向。

当物理量改变时，如力、压力、温度等，会使得磁芯内部的磁场发生
变化。

这种变化会导致次级线圈中产生电动势，并随着物理量的改变
而改变。

因此，通过测量次级线圈中产生的电动势大小和方向就可以
获得物理量信息。

互感式传感器常用于测量压力、温度、位移等物理量。

在实际应用中，为了提高传感器的测量精度和稳定性，通常会采用一些补偿技术和校
准方法。

总之，互感式传感器是一种基于电磁感应原理的传感器，通过测量次
级线圈中产生的电动势来获得物理量信息。

其简单、可靠、灵敏度高等特点，使其在工业自动化、仪表仪器等领域得到广泛应用。