电感式传感器
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电感式传感器标准
电感式传感器标准传感器在现代科技领域发挥着重要的作用，电感式传感器作为其中一种重要的类型，在测量和控制过程中具有广泛的应用。
为了确保电感式传感器的准确性和可靠性，制定相应的标准是必要的。
本文将介绍电感式传感器的标准以及标准的重要性和实施方法。
一、电感式传感器的定义和分类电感式传感器是一种能够通过感应电磁场的变化来检测和测量物理量的器件。
根据测量的物理量不同，电感式传感器可以分为测量电压、电流、位移、速度、温度等多种类型。
在制定标准的过程中，需要明确电感式传感器的分类和应用范围。
二、电感式传感器标准的重要性1. 保证测量的准确性和可靠性：标准的制定可以规范电感式传感器的设计、制造和使用要求，从而确保测量结果的准确性和可靠性。
标准中的规范和测试方法可以被用作生产过程中的质量控制和检测方法。
2. 提高产品的互换性和兼容性：通过标准化的设计和规范，各个厂家生产的电感式传感器可以互相替换和兼容。
这有助于降低研发和生产成本，提高产品的市场竞争力。
3. 促进行业的发展和创新：标准可以为电感式传感器行业提供一个交流的平台，促进技术和经验的共享。
同时，标准化的制定还有助于推动新技术和新应用的发展，促进行业的创新和进步。
三、电感式传感器标准的制定过程电感式传感器标准的制定需要经过以下几个步骤：1. 提案和立项：由相关部门或组织提出电感式传感器标准的制定需求和目标，并经过评审和立项批准。
2. 调研和现状分析：对国内外相关领域的标准进行调研和比较分析，了解现有的标准和规范的内容和实施情况。
3. 议题确定和分工组建：确定电感式传感器标准的具体议题和内容，并组建相应的工作组或专家组，分工负责不同的议题。
4. 制定标准草案：工作组根据调研和讨论的结果，制定电感式传感器标准的草案，包括标准的主要内容、技术规范和测试方法等。
5. 内部审查和征求意见：标准草案完成后，进行内部审查和征求相关专家和行业从业人员的意见和建议。
6. 修改和最终确定：根据内部审查和专家意见，对标准草案进行修改和完善，形成最终的标准文件。
电感式传感器的应用实例
电感式传感器的应用实例1. 嘿,小伙伴们!今天咱们来聊聊电感式传感器这个神奇的小玩意儿。
别看它个头不大,可在咱们的日常生活中可是无处不在啊!它就像是个超级敏感的小雷达,能感知周围环境的变化,简直就是科技界的"千里眼"!2. 想象一下,你家的电动牙刷是不是特别聪明?一碰到水就自动开始工作,用完了又自动停下来。
这可不是什么魔法,而是电感式传感器在背后默默发挥作用呢!它能感应到水分的存在,就像是个小小的侦探,随时待命。
3. 再说说咱们天天坐的电梯吧。
你有没有想过,为什么电梯门总能在你靠近的时候自动打开,而不会夹到人呢?没错,又是咱们的电感式传感器在发挥作用!它就像是个尽职尽责的门卫,时刻关注着电梯门口的情况,保证大家的安全。
4. 哦对了,还有停车场里那些能自动感应车辆的停车位指示灯。
你看到那个红绿灯会变色,以为是有个小精灵在地下指挥交通?其实啊,那是电感式传感器在地下默默工作,感应车辆的到来和离开,比交警还要尽职尽责呢!5. 工厂里的流水线上,电感式传感器更是大显身手。
它能精确地检测金属零件的位置和尺寸,就像是个超级细心的质检员,保证每个产品都符合标准。
要是没有它,那些机器人可就成了"睁眼瞎"啦!6. 你知道吗?咱们的手机屏幕为什么能感应到你的手指触摸?没错,又是电感式传感器的功劳!它就像是个超级敏感的皮肤,能感受到你最轻微的触碰。
想象一下,如果没有它,你的手机岂不是成了一块没有生命的玻璃?7. 在汽车上,电感式传感器也是个大忙人。
它能检测发动机的转速、车轮的速度,甚至能感应雨滴来自动开启雨刷。
简直就是汽车的神经系统啊!没有它,汽车可能就成了一个四肢发达头脑简单的大块头。
8. 在医疗领域,电感式传感器更是发挥着重要作用。
比如在核磁共振仪中,它能精确地测量人体内部的情况,就像是给人体做了个透视。
医生们有了这个"透视眼",诊断疾病就容易多啦!9. 在安防系统中,电感式传感器也是个不可或缺的小能手。
《电感式传感器》课件
电感式传感器的应用领域
介绍电感式传感器在工业、农业、医疗等领域的广 泛应用。
电感式传感器的优缺点分析
分析电感式传感器的优点、缺点以及与其他类型传 感器的比较。
电感式传感器的应用案例
1
电感式传感器在工业领域的应用
案例
电感式传感器在农业领域的应用 案例
2
讲述一个实际案例，介绍电感式传感器 在工业生产中的应用。
介绍电感式传感器按照不同 的特征进行的分类。
电感式传感器的结构与工作原理
电感式传感器的结构
详细解释电感式传感器的内部结 构和组成。
电感式传感器的工作原理
阐述电感式传感器是如何通过测 量磁场来实现检测和转换的。
电感式传感器的特点
列举电感式传感器相对于其他传 感器的优势和特点。
电感式传感器的应用及优缺点
《电感式传感器》PPT课 件
为您带来《电感式传感器》的PPT课件，本课件将全面介绍电感式传感器的概 述、结构与工作原理、应用及优缺点、应用案例、未来发展趋势等内容。
概述
传感器的定义
介绍传感器的定义以及在技 术领域中的关键作用。
电感式传感器的作用
说明电感式传感器在各个行 业中的重要作用。
电感式传感器的分类
以一个具体的场景，说明电感式传感器 在农业领域中的应用价值。
电感式传感器的未来发展趋势
1 电感式传感器的现状和发展趋势
描述电感式传感器目前的研究状况以及未来的发展趋势。
2 展望电感式传感器的发展前景
展望电感式传感器在未来的应用领域和发展前景。
总结
电感式传感器的重要性
总结电感式传感器在各个领域中的重要作用。
发展趋势展望
回顾并展望电感式传感器的未来发展趋势。
电感式传感器
• 需要采取相应的防护措施
成本相对较高
• 由于制造工艺和材料的要求较高，成本相对较高
• 在一些对成本敏感的应用中，可能不如其他类型的传感器受欢迎
电感式传感器的性能比较
与电阻式传感器的比较
与电容式传感器的比较
• 电感式传感器具有较高的灵敏度和精度，但成本较高
• 电感式传感器具有较高的灵敏度和精度，但受电磁场影
降低传感器的成本和体积
• 优化制造工艺，降低传感器的成本和体积
• 采用新型材料和封装技术，提高传感器的性能和寿命
电感式传感器的市场需求分析
工业领域的需求
• 自动化生产线、机器人、过程控制等领域的需求持续增长
• 对传感器的性能、稳定性和可靠性要求不断提高
家用电器领域的需求
• 家电安全检测、节能控制、智能化等领域的需求持续增长
D O C S S M A RT C R E AT E
电感式传感器原理与应用
CREATE TOGETHER
DOCS
01
电感式传感器的基本原理
电感式传感器的定义与分类
电感式传感器的定义
• 以电感量为测量对象的传感器
• 通过电感变化量来检测被测量的变化
电感式传感器的分类
• 按结构分：线圈式、磁珠式、变压器式等
• 保证磁通的稳定性和线性度
⌛️
提高传感器的稳定性和可靠性
• 采取防护措施，减小环境因素的影响
• 优化制造工艺，提高传感器的性能和寿命
电感式传感器的制作方法与技巧
线圈的制作方法
磁路系统的制作方法
传感器的封装方法
• 绕制线圈，选择合适的导线材料和
• 选择合适的磁芯材料和磁路结构
• 采用塑料、金属等封装材料，保护
电感式传感器
电感式传感器
汇报人：XX
• 电感式传感器概述 • 电感式传感器结构与设计 • 电感式传感器性能参数 • 电感式传感器测量电路 • 电感式传感器应用实例 • 电感式传感器发展趋势与挑战
01
电感式传感器概述
定义与工作原理
定义
电感式传感器是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的装置，用来检测位移 、压力、振动、应变、流量等参数。
铁粉芯磁芯具有较低的磁导率 和较高的饱和磁感应强度，适
用于大电流和低频电路。
硅钢片
硅钢片磁芯具有较低的磁滞损 耗和涡流损耗，适用于高精度
测量和控制系统。
非晶合金
非晶合金磁芯具有优异的磁性 能和机械性能，适用于高性能
传感器和电力电子器件。
03
电感式传感器性能参数
灵敏度与分辨率
灵敏度
电感式传感器的灵敏度是指其输出信 号与被测量变化之间的比值。高灵敏 度意味着传感器能够检测到微小的被 测量变化，并产生相应的输出信号。
压力测量应用
液压系统压力监测
在液压系统中，电感式传感器可 测量油液的压力变化，确保系统
的正常运行和安全性。
气动系统压力检测
电感式传感器可用于气动系统中， 检测气体压力的变化，为系统的稳 定性和效率提供保障。
工业过程压力监控
在化工、石油等工业过程中，电感 式传感器可实时监测管道或容器内 的压力变化，确保生产安全。
06
电感式传感器发展趋势与挑战
微型化与集成化发展趋势
微型化设计
随着微电子技术和微纳加工技术 的发展，电感式传感器的体积不 断缩小，实现微型化，有利于其 在狭小空间和复杂环境中的应用
汇报人：XX
• 电感式传感器概述 • 电感式传感器结构与设计 • 电感式传感器性能参数 • 电感式传感器测量电路 • 电感式传感器应用实例 • 电感式传感器发展趋势与挑战
01
电感式传感器概述
定义与工作原理
定义
电感式传感器是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的装置，用来检测位移 、压力、振动、应变、流量等参数。
铁粉芯磁芯具有较低的磁导率 和较高的饱和磁感应强度，适
用于大电流和低频电路。
硅钢片
硅钢片磁芯具有较低的磁滞损 耗和涡流损耗，适用于高精度
测量和控制系统。
非晶合金
非晶合金磁芯具有优异的磁性 能和机械性能，适用于高性能
传感器和电力电子器件。
03
电感式传感器性能参数
灵敏度与分辨率
灵敏度
电感式传感器的灵敏度是指其输出信 号与被测量变化之间的比值。高灵敏 度意味着传感器能够检测到微小的被 测量变化，并产生相应的输出信号。
压力测量应用
液压系统压力监测
在液压系统中，电感式传感器可 测量油液的压力变化，确保系统
的正常运行和安全性。
气动系统压力检测
电感式传感器可用于气动系统中， 检测气体压力的变化，为系统的稳 定性和效率提供保障。
工业过程压力监控
在化工、石油等工业过程中，电感 式传感器可实时监测管道或容器内 的压力变化，确保生产安全。
06
电感式传感器发展趋势与挑战
微型化与集成化发展趋势
微型化设计
随着微电子技术和微纳加工技术 的发展，电感式传感器的体积不 断缩小，实现微型化，有利于其 在狭小空间和复杂环境中的应用
电感式传感器
差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），它的 等效电路如图4.2.2所示。图U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕 组间的互感：L1、R1分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电 感；R21、R22分别为两个二次绕组的有交电阻。
和Z2=Z—△Z，当ZL→∞时，电桥的输出电压为
.
.
U0
Z1
.
U
R1
.
U
Z1 2R
R(Z1
Z
2
)
.
U
U
Z（4-1-6）
Z1 Z2 R1 R2
(Z1 Z2 ) 2R
2Z
当ωL＞＞R’时，上式可近似为：
.
.
U0
U
L
2L
（4-1-7）
由上式可以看出：交流电桥的输出电压与传感器线圈电感的相对变化量是成正比的。
图4.2.2 差动变压器的等效电路
1-一次绕组 2、3 二次绕组 4-衔铁
.
由图4.2.2可以看出一次绕组的电流为：
.
I1
U1
R1 jL1
二次绕组的感应动势为：
.
E 21
jM1
.
I1
.
；E 22
jM 2
.
I1
.
由于二次绕组反向串接，所以输出总电动势为：
.
E2
j(M1
M2)
R1
U1 jL1
· E0
0
x
为了减小零点残余电动势可采取以下方法：
图4.2.3 差动变压器输出特性
I. 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数玫磁路的对称。磁性材料要经过处理， 消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。
和Z2=Z—△Z，当ZL→∞时，电桥的输出电压为
.
.
U0
Z1
.
U
R1
.
U
Z1 2R
R(Z1
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2
)
.
U
U
Z（4-1-6）
Z1 Z2 R1 R2
(Z1 Z2 ) 2R
2Z
当ωL＞＞R’时，上式可近似为：
.
.
U0
U
L
2L
（4-1-7）
由上式可以看出：交流电桥的输出电压与传感器线圈电感的相对变化量是成正比的。
图4.2.2 差动变压器的等效电路
1-一次绕组 2、3 二次绕组 4-衔铁
.
由图4.2.2可以看出一次绕组的电流为：
.
I1
U1
R1 jL1
二次绕组的感应动势为：
.
E 21
jM1
.
I1
.
；E 22
jM 2
.
I1
.
由于二次绕组反向串接，所以输出总电动势为：
.
E2
j(M1
M2)
R1
U1 jL1
· E0
0
x
为了减小零点残余电动势可采取以下方法：
图4.2.3 差动变压器输出特性
I. 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数玫磁路的对称。磁性材料要经过处理， 消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。
第三章电感式传感器
10
1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件
2014-3-10
四、差动电感传感器的特性
2、特性 在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测 量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量 一个增加，一个减小，形成差动形式。抵消温 度、噪声干扰，从而减小测量误差。 从灵敏度公式看出灵敏度为非差动2倍。
a)变隙式
2014-3-10
b)变截面式
c)单线圈螺线管式
3
一、变隙式传感器 先看一个实验：
将一只380V交流接触器线圈与交流毫安 表串联后，接到机床用控制变压器的36V交 流电压源上，如图所示。这时毫安表的示值 约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁 心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表 的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的 气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫 安。
仿形铣床外形
仿形头
2014-3-10
主轴
38
四、电感式不圆度计
测量过程：
该圆度计采用旁向式电感测微头，采用钨钢或红宝石， 固定测头，工件围绕测头旋转并与测头接触，通过杠杆将 位移传递给电感测头的衔铁，从而使差动电感有相应的输 出。
2014-3-10
39
电感式不圆度测试系统
旁向式钨钢或红宝石电感测微头 杠杆
测微仪器的最小量程 为 3μ m。
2014-3-10
航空插头 红宝石测头
29
其它感辨头
模拟式及数字式 电感测微仪
该仪表各档量程 为±3、 ±10、 ±30、 ±100um
相应指示表的分 度值为0.1、0.5、1.5 um
分辨力达0.1um， 精度为0.1%左右。
2014-3-10 30
二、电感式滚柱直径分选装置
1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件
2014-3-10
四、差动电感传感器的特性
2、特性 在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测 量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量 一个增加，一个减小，形成差动形式。抵消温 度、噪声干扰，从而减小测量误差。 从灵敏度公式看出灵敏度为非差动2倍。
a)变隙式
2014-3-10
b)变截面式
c)单线圈螺线管式
3
一、变隙式传感器 先看一个实验：
将一只380V交流接触器线圈与交流毫安 表串联后，接到机床用控制变压器的36V交 流电压源上，如图所示。这时毫安表的示值 约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁 心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表 的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的 气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫 安。
仿形铣床外形
仿形头
2014-3-10
主轴
38
四、电感式不圆度计
测量过程：
该圆度计采用旁向式电感测微头，采用钨钢或红宝石， 固定测头，工件围绕测头旋转并与测头接触，通过杠杆将 位移传递给电感测头的衔铁，从而使差动电感有相应的输 出。
2014-3-10
39
电感式不圆度测试系统
旁向式钨钢或红宝石电感测微头 杠杆
测微仪器的最小量程 为 3μ m。
2014-3-10
航空插头 红宝石测头
29
其它感辨头
模拟式及数字式 电感测微仪
该仪表各档量程 为±3、 ±10、 ±30、 ±100um
相应指示表的分 度值为0.1、0.5、1.5 um
分辨力达0.1um， 精度为0.1%左右。
2014-3-10 30
二、电感式滚柱直径分选装置
第6章 电感式传感器
Nf L I
式中：I ——通过线圈的电流； N——线圈的匝数； f——穿过线圈的磁通。 由磁路欧姆定律，得 f NI 所以
RM
10
N L RM
2
6.1.1 自感式传感器的工作原理
假设：①铁心磁路中的磁滞及涡流损耗不计；②不 考虑集肤效应及边缘效应，认为铁心中和气隙中磁场 是均匀分布的，同时忽略绕组的漏磁。则总磁阻为：
由于m1 、m2 >>m0，所以：
2 RM m0 S
所以：
(6.2)
m0 SN N L RM 2
2
2
(6.3)
12
6.1.1 自感式传感器的工作原理
（2）自感的特性分析 图示是由式(6.3)作出的变气隙长度型自感传感 器的特性曲线。传感器的初始气隙记作 0，衔铁的 位移量即气隙变化量记作D，与之相对应的自感的 变化量记作DL1（或DL2），衔铁处于起始位臵时的 电感值为 2 当衔铁上移D时, 传感器气隙减小D，即 =0-D， 则此时电感为L1= L0+DL1：
13
m0 SN L0 2 0
(6.4)
6.1.1 自感式传感器的工作原理
N 2 m0 S L1 L0 DL1 2( 0 - D ) L0 D 10 (6.5)
当D / 0＜1时，可将上式展开成级数形式：
D D 2 D 3 L1 L0 DL1 L0 [1 ( ) ( ) ( ) ...] 0 0 0 (6.6)
2
第6章 电感式传感器
电感式传感器分类:
电感式传感器 自感型
互感型 涡流式 压磁式传感器
可变磁阻型
差动变压器 感应同步器
3
第6章 电感式传感器
电感式传感器的优点： 1.结构简单。工作中没有活动电接触点，因 而比电位器工作可靠，寿命长。 2.灵敏度高，分辨力大。能测出0.1mm甚至 更小的机械位移变化，能感受小至0.1角秒的微 小角度变化。传感器的输出信号强，电压灵敏 度一般每毫米可达数百毫伏，因此有利于信号 的传输与放大。
式中：I ——通过线圈的电流； N——线圈的匝数； f——穿过线圈的磁通。 由磁路欧姆定律，得 f NI 所以
RM
10
N L RM
2
6.1.1 自感式传感器的工作原理
假设：①铁心磁路中的磁滞及涡流损耗不计；②不 考虑集肤效应及边缘效应，认为铁心中和气隙中磁场 是均匀分布的，同时忽略绕组的漏磁。则总磁阻为：
由于m1 、m2 >>m0，所以：
2 RM m0 S
所以：
(6.2)
m0 SN N L RM 2
2
2
(6.3)
12
6.1.1 自感式传感器的工作原理
（2）自感的特性分析 图示是由式(6.3)作出的变气隙长度型自感传感 器的特性曲线。传感器的初始气隙记作 0，衔铁的 位移量即气隙变化量记作D，与之相对应的自感的 变化量记作DL1（或DL2），衔铁处于起始位臵时的 电感值为 2 当衔铁上移D时, 传感器气隙减小D，即 =0-D， 则此时电感为L1= L0+DL1：
13
m0 SN L0 2 0
(6.4)
6.1.1 自感式传感器的工作原理
N 2 m0 S L1 L0 DL1 2( 0 - D ) L0 D 10 (6.5)
当D / 0＜1时，可将上式展开成级数形式：
D D 2 D 3 L1 L0 DL1 L0 [1 ( ) ( ) ( ) ...] 0 0 0 (6.6)
2
第6章 电感式传感器
电感式传感器分类:
电感式传感器 自感型
互感型 涡流式 压磁式传感器
可变磁阻型
差动变压器 感应同步器
3
第6章 电感式传感器
电感式传感器的优点： 1.结构简单。工作中没有活动电接触点，因 而比电位器工作可靠，寿命长。 2.灵敏度高，分辨力大。能测出0.1mm甚至 更小的机械位移变化，能感受小至0.1角秒的微 小角度变化。传感器的输出信号强，电压灵敏 度一般每毫米可达数百毫伏，因此有利于信号 的传输与放大。
5电感式传感器
第一节 自感式传感器
第一节 自感式传感器
一、工作原理
变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯
和衔铁由导磁材料制成。
在铁芯和衔铁之间有气隙，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。
0 S0W L0 2 0
时输出电感为
2
（5-5）
当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0－Δδ， 则此
W 2 0 S0 L0 L L0 L 2( 0 ) 1
（5-6）
0
第一节 自感式传感器 当Δδ/δ0<<1时（泰勒级数）：
2 L L0 L L0 1 0 0 0
第一节 自感式传感器
自感式传感器 工作原理演示
先看一个实验：
将一只380V交流接触器线圈与交流毫安 表串联后，接到机床用控制变压器的36V交 流电压源上，这时毫安表的示值约为几十 毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称 为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读 数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气 隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫 安。
第5章 电感式传感器
电感式传感器具有结构简单, 工作可靠, 测量精度高, 零点稳定, 输出功率较大等一 系列优点, 其主要缺点是灵敏度、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。
(5-9)
第一节 自感式传感器 同理，当衔铁随被测体的初始位置向下移动Δδ时，有
《电感式传感器》课件
战
新材料与新技术的应用
新材料
研究新型的敏感材料，如纳米材料、生物材料等，以 提高传感器的性能和稳定性。
新技术
引入新型的信号处理和数据处理技术，如人工智能、 机器学习等，以提高传感器的测量精度和响应速度。
提高测量精度与稳定性
优化设计
通过改进传感器的结构和设计，提高其测量精度和稳 定性。
误差补偿
采用误差补偿技术，减小或消除传感器测量过程中的误 差，提高测量精度。
03 电感式传感器的设计与优化
线圈材料与线圈结构
线圈材料
线圈材料的选择对电感式传感器的性 能有着重要影响。常用的线圈材料包 括铜、镍和铁等，它们具有不同的电 导率、磁导率和机械性能。
线圈结构
线圈的结构包括绕线方式、匝数、线 径等参数，这些参数直接影响着电感 式传感器的灵敏度和线性度。
磁芯材料与磁路设计
VS
互感优化
互感是电感式传感器中的一种干扰因素， 它会影响传感器的测量精度。优化互感的 方法包括合理安排线圈和磁芯的位置、采 用屏蔽措施等。
04 电感式传感器的实际应用案例
测量长度与位移的案例
总结词
在工业自动化生产线上，电感式传感器常被 用于测量长度和位移，以确保产品质量和生 产效率。
详细描述
电感式传感器利用电磁感应原理，通过测量 金属物体在磁场中的位移变化来检测长度和 位移量。这种传感器具有高精度、非接触、 长寿命等优点，广泛应用于金属材料、塑料 、纸张等产品的长度和位移检测。
测量电路与输出信号处理
总结词
电感式传感器需要配合适当的测量电路和输出信号处理方式，以获得准确的测量结果。
详细描述
电感式传感器输出的信号通常比较微弱，需要配合适当的测量电路和输出信号处理方式，如放大器、 滤波器、模数转换器等，以获得准确的测量结果。此外，为了减小误差和提高测量精度，还需要对电 感式传感器的输出信号进行误差补偿和校准。
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电压不能完全抵消，产生电压输出。
13
14
§6—3 电涡流式传感器
特点：非接触式测量，测量范围大，结构简单，不受 介质影响，频带宽，抗干扰能力强。
一、工作原理及等效电路 在线圈中通过正弦交流电，在线圈周围空间会产生交 变磁场，当金属导体靠近时，就会产生涡流。涡流的大小
与金属导体的电阻率?，磁导率?，厚度d，线圈与金属导 体的距离x，线圈励磁电流的角频率? 等参数有关。
c时
?
LFe
?
? 0? N2 l2
(r 2l
?
rc2? mlc )
8
差动螺线管：两个完全相同的螺线管相接，初始铁芯处
于对称位置，L10=L20。
初始电感：L10
?
L20
?
?
0? N
l2
2
(r
2l
?
? m rc2 lc )
当铁芯移动
?
?
l 后：??? L1
? ??
L2
? ?
? 0? N2 l2
? 0? N2 l2
9
§6—2 差动变压器式电感传感器
把被测量转换成线圈的互感变化来测量 （互感传感器）
特点：
结构简单，测量精度高，灵敏度高，测量范围宽.
一、工作原理
10
二、等效电路
初级线圈的电流为： I&1 ?
次级线圈的感应电压为：
E&2 a ? ? j ? M a ? I&1 E&2 b ? ? j? M b ? I&1
由式6-3知，变气隙面积 S 型为线性关系，而变气隙
长度 l 型为非线性关系（图6－3）
初始气隙l0，初始电感：
L0 ?
N 2 ?? 0 s
2l0
当衔铁位移 ? l,电感变为：
L ? N 2 ?? 0s
2(l0 ? ? l)
电感变化量为：
?L
?
L?
L0
?
? L0
l0
?l ? ?l
灵敏度为：
[1 K
?
根据电磁场理论，空芯电感线圈的电感量为：
L0
?
? 0? r 2 ?N 2
l
(
r2 ? l2 ? r)
r —内径
插入铁芯后，电感增长值为：
l—长度
LFe
?
? 0 ?? m N 2 ?? rc2
l2
(
总电感量为：
rc2 ? lc2 ? rc )
lc —铁芯插入长度
r 当l >>r, lc >>
L ? L0
互感系数：
E&1
r ? j? L1
Ma ? d? 12 a / dI&1
Mb ? d? 12b / dI&1
?Q ?
I&1 ? I1e? j? t ,
???而感应电压:
则dI&1 E&2a ?
/ dt ?
d?&12
dt
? ?
j? I1e? j? t ? ? j? I&1
d?&12 ?dI1 ? M ?dI1
式等各类传感器。
4
2、等效电路
并非纯电感，存在线圈的铜损耗，铁芯的涡
流以及磁滞损耗，用有功电阻 R表示，还有 L的感 抗，分布电容 C的容抗。
，
L? N2 ? N2 Rm ZM ? Z0
ZM ? (R? Zc) // Zc ? RM ? jXM
ZM—铁芯部分的磁阻抗， Z0—空气隙磁阻抗
5
3、非线性和灵敏度
气隙磁阻： R? ? 2l0 / ? 0 ?s0
总磁阻：
Rm ? RF ? R?
3
当铁芯工作在非饱和状态时，第一项可忽略。
∵
L ? N?
I
? ? I ?N
Rm
∴
L ? N2 ? N2 ?? 0s0
Rm
2l0
（6-3）
由式6-3可知，L与l0、S0、? 0 等参数有关，与电容传感 器类似，可以构成变气隙式l0，变面积式S0，变磁导率 ? 0
3、性能稳定，重复性好，线性度好； 4、输出信号强，不用放大器，可达几十到几百毫伏。
2
§6—1 自感式传感器
利用电感元件把被测非电量转换为电感的自感系数的 变化。
一、闭磁路自感传感器
1、工作原理：
磁路由铁芯和气隙组成，总磁阻RM
铁芯磁阻：
n
? RF ?
li / ? i ?si
?i —铁芯磁通路t ?上1 c2? m (lc rc2 ? m (lc
? ?
? l)] ? l)]
? L ? L1 ? L10
?L?
? 0?
N 2 ?rc2? m? l
l2
单个线圈灵敏度：K
?
?L ? ?l
L0 ? lc 1 ?
l
1 ( r )2 ? 1
lc rc
?m
（单个线圈）
可知：lc、rc↑，L0↑，但K↓。 铁芯材料的选择：
L1
输出幅度：
E2
?
?
(Ma ? Mb )E1
r12 ? (? L1)2
分子分母同乘 r1 ? j? L1
然后按 | E&2 |?
Re2
?
I
2 m
计算得到
输出阻抗（串联）:
Z ? r2a ? r2b ? j? l2a ? j? l2b
12
三、差动变压器传感器参数的选取
注意保持两个次级绕组的一致性。R/r比值越大，线性
第六章 电感式传感器
1
第六章 电感式传感器
利用电磁感应原理，将被测非电量（位移、压力、振 动等）转换为电感量的变化，再转换为电压、电流等电量的 变化，实现测量。 类型：
自感式（变气隙、螺线管式）、变压器式、涡流式。 特点：
1、结构简单，工作可靠，寿命长；
2、灵敏度高，分辨率高（0.1 ? m ）；
?L ?l
?
?
L0 l0
? 1
1 ??
l
?
?
L0 l0
? ? l ? (? l )2 ? K ] l0 l0
l0
?l
范围当变小l0 。很小时，高次项迅速衰减，非线性减小，但测量
6
4．变气隙差动电感的几种组合形式
7
二、开磁路电感传感器
在螺线管中插入铁芯，当铁芯处于不同位置，螺线管 具有不同电感值。灵敏度低，适于测量大位移（几到数百 毫米），电感量与位移量呈线性关系。
dI1 dt
dt
?
?
j?
M
?I&1
穿过N2的磁链： ?12 —初级线圈的磁通 ?11 穿过N2次级线圈的部份。
11
穿过N2的磁链： ? 12 ? N2 ??12
?12 —初级线圈的磁通 ?11 穿过N2次级线圈的部份。
输出电压为：
E&2a
?
E&2a
?
E&2b
?
?
j?
(Ma
?
Mb )
r1
E&1
? j?
越好，但灵敏度越低。
四、差动变压器传感器的误差 1、激励源频率和幅度不稳定引起的误差。 2、温度、湿度变化，使几何尺寸变化。 3、两电感线圈（次级）等效参数不对称，不平衡误差。
（几何尺寸，电气性能不平衡）产生零点残余电压e。
补偿方法：①设计和工艺；②拆圈实验法； ③电路。（如桥路中调零电位器）
零点残余电压e。— 传感器在零位时，两个次级绕组的
15
根据等效电路，按基尔霍夫电压定律可列出如下方程：
? ? ?
R1 I&1
? j?
? j?
MI&1
L1 I&1 ? ? R2 I&2
j?
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§6—3 电涡流式传感器
特点：非接触式测量，测量范围大，结构简单，不受 介质影响，频带宽，抗干扰能力强。
一、工作原理及等效电路 在线圈中通过正弦交流电，在线圈周围空间会产生交 变磁场，当金属导体靠近时，就会产生涡流。涡流的大小
与金属导体的电阻率?，磁导率?，厚度d，线圈与金属导 体的距离x，线圈励磁电流的角频率? 等参数有关。
c时
?
LFe
?
? 0? N2 l2
(r 2l
?
rc2? mlc )
8
差动螺线管：两个完全相同的螺线管相接，初始铁芯处
于对称位置，L10=L20。
初始电感：L10
?
L20
?
?
0? N
l2
2
(r
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当铁芯移动
?
?
l 后：??? L1
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§6—2 差动变压器式电感传感器
把被测量转换成线圈的互感变化来测量 （互感传感器）
特点：
结构简单，测量精度高，灵敏度高，测量范围宽.
一、工作原理
10
二、等效电路
初级线圈的电流为： I&1 ?
次级线圈的感应电压为：
E&2 a ? ? j ? M a ? I&1 E&2 b ? ? j? M b ? I&1
由式6-3知，变气隙面积 S 型为线性关系，而变气隙
长度 l 型为非线性关系（图6－3）
初始气隙l0，初始电感：
L0 ?
N 2 ?? 0 s
2l0
当衔铁位移 ? l,电感变为：
L ? N 2 ?? 0s
2(l0 ? ? l)
电感变化量为：
?L
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L?
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灵敏度为：
[1 K
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根据电磁场理论，空芯电感线圈的电感量为：
L0
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r —内径
插入铁芯后，电感增长值为：
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总电感量为：
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式等各类传感器。
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2、等效电路
并非纯电感，存在线圈的铜损耗，铁芯的涡
流以及磁滞损耗，用有功电阻 R表示，还有 L的感 抗，分布电容 C的容抗。
，
L? N2 ? N2 Rm ZM ? Z0
ZM ? (R? Zc) // Zc ? RM ? jXM
ZM—铁芯部分的磁阻抗， Z0—空气隙磁阻抗
5
3、非线性和灵敏度
气隙磁阻： R? ? 2l0 / ? 0 ?s0
总磁阻：
Rm ? RF ? R?
3
当铁芯工作在非饱和状态时，第一项可忽略。
∵
L ? N?
I
? ? I ?N
Rm
∴
L ? N2 ? N2 ?? 0s0
Rm
2l0
（6-3）
由式6-3可知，L与l0、S0、? 0 等参数有关，与电容传感 器类似，可以构成变气隙式l0，变面积式S0，变磁导率 ? 0
3、性能稳定，重复性好，线性度好； 4、输出信号强，不用放大器，可达几十到几百毫伏。
2
§6—1 自感式传感器
利用电感元件把被测非电量转换为电感的自感系数的 变化。
一、闭磁路自感传感器
1、工作原理：
磁路由铁芯和气隙组成，总磁阻RM
铁芯磁阻：
n
? RF ?
li / ? i ?si
?i —铁芯磁通路t ?上1 c2? m (lc rc2 ? m (lc
? ?
? l)] ? l)]
? L ? L1 ? L10
?L?
? 0?
N 2 ?rc2? m? l
l2
单个线圈灵敏度：K
?
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（单个线圈）
可知：lc、rc↑，L0↑，但K↓。 铁芯材料的选择：
L1
输出幅度：
E2
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(Ma ? Mb )E1
r12 ? (? L1)2
分子分母同乘 r1 ? j? L1
然后按 | E&2 |?
Re2
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I
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计算得到
输出阻抗（串联）:
Z ? r2a ? r2b ? j? l2a ? j? l2b
12
三、差动变压器传感器参数的选取
注意保持两个次级绕组的一致性。R/r比值越大，线性
第六章 电感式传感器
1
第六章 电感式传感器
利用电磁感应原理，将被测非电量（位移、压力、振 动等）转换为电感量的变化，再转换为电压、电流等电量的 变化，实现测量。 类型：
自感式（变气隙、螺线管式）、变压器式、涡流式。 特点：
1、结构简单，工作可靠，寿命长；
2、灵敏度高，分辨率高（0.1 ? m ）；
?L ?l
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l
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范围当变小l0 。很小时，高次项迅速衰减，非线性减小，但测量
6
4．变气隙差动电感的几种组合形式
7
二、开磁路电感传感器
在螺线管中插入铁芯，当铁芯处于不同位置，螺线管 具有不同电感值。灵敏度低，适于测量大位移（几到数百 毫米），电感量与位移量呈线性关系。
dI1 dt
dt
?
?
j?
M
?I&1
穿过N2的磁链： ?12 —初级线圈的磁通 ?11 穿过N2次级线圈的部份。
11
穿过N2的磁链： ? 12 ? N2 ??12
?12 —初级线圈的磁通 ?11 穿过N2次级线圈的部份。
输出电压为：
E&2a
?
E&2a
?
E&2b
?
?
j?
(Ma
?
Mb )
r1
E&1
? j?
越好，但灵敏度越低。
四、差动变压器传感器的误差 1、激励源频率和幅度不稳定引起的误差。 2、温度、湿度变化，使几何尺寸变化。 3、两电感线圈（次级）等效参数不对称，不平衡误差。
（几何尺寸，电气性能不平衡）产生零点残余电压e。
补偿方法：①设计和工艺；②拆圈实验法； ③电路。（如桥路中调零电位器）
零点残余电压e。— 传感器在零位时，两个次级绕组的
15
根据等效电路，按基尔霍夫电压定律可列出如下方程：
? ? ?
R1 I&1
? j?
? j?
MI&1
L1 I&1 ? ? R2 I&2
j?