❝电感式传感器是利用「线圈自感」或「互感系数」的变化来实现测量的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。电感式传感器类型主要包括:「自感式,互感式,电涡流式」。 电感式传感器的核心部分是「可变自感」或「可变互感」,在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。
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「线圈自感」
——线圈总磁链,单位:韦伯;
——平均磁通量,单位:韦伯;
——通过线圈的电流,单位:安培;
——线圈的匝数;
——磁路总磁阻,单位: 。
——各端导磁体的长度;
——各段导磁体的磁导率;
——各段导磁体的截面积;
——空气隙的厚度;
——真空磁导率;
——空气隙截面积。
可见
通过改变气隙,截面积及放入圆形衔铁,可构成不同的传感器。
「1. 变气隙式自感传感器」
通常气隙的磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻:
,
与 之间是非线性关系。
当衔铁处于初始位置时,初始电感量为: ,当衔铁上移 时,则 ,代入公式可得:
「2. 变面积式自感传感器」
传感器气隙长度保持不变,令磁通截面积随被测非电量而变,设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同,则此变面积自感传感器自感 为:
——气隙总长度;
—— 铁芯和衔铁中的磁路总长度;
—— 铁芯和衔铁材料相对磁导率;
变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下,输入与输出呈线性关系。
❝把被测的「非电量」转变为线圈间「互感系数变化」的传感器称为「互感式电感传感器」 。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的。不同的是后者为「闭合磁路」 ,前者为「开磁路」 ;后者初、次级间的「互感为常数」 ,前者初、次级间的互感随衔铁移动而「变化」 ,且两个次级绕组用差动形式连接,因此又称为「差动变压器式传感器」 ,或称「线性可调差动变压器」 ,简称 。
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「1. 工作原理和类型」
在忽略线圈寄生电容、铁芯损耗、漏磁以及变压器次级开路 ( 或 负载阻抗足够大)的情况下,差动变压器的等效电路如下图所示。图中 与 、 与 、 与 分别为初级绕组、两个次级绕组的铜电阻与电感。
根据电磁感应定律,次级绕组中感应电势的表达式为:
, ,
由于次级两绕组反相串联,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
输出电压有效值:
「2. 互感式差动变压器传感器的应用」
差动变压器式传感器可以用于「位移的测量」 。一些与位移有关的机械量,如振动、加速度、应变、张力或厚度等都可以用差动变压器进行测量。
「1. 电涡流效应:」
块状金属导体置于变化的磁场中,导体内将产生呈涡旋状的感应电流 , 此电流叫电涡流 , 以上现象称为电涡流效应。
「2. 应用」
对位移、厚度、材料损伤等进行非接触式连续测量。
「3. 分类」
高频反射式和低频透射式