文档介绍：第5章电感式传感器
变磁阻式传感器
差动变压器式传感器
电涡流式传感器
电感式传感器的工作基础:电磁感应
即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量
分为变磁阻式、变压器式、涡流式等
特点:
工作可靠、寿命长
灵敏度高,分辨力高
精度高、线性好
性能稳定、重复性好
变磁阻式传感器(自感式)
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。
线圈中电感量可由下式确定:
根据磁路欧姆定律:
式中, Rm为磁路总磁阻。
(5-1)
(5-2)
气隙很小,可以认为气隙中的磁场是均匀的。若忽略磁路磁损, 则磁路总磁阻为
(5-3)
通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻, 即
(5-4)
则式(5-3)可写为
(5-5)
联立式(5-1)、式(5-2)及式(5-5), 可得
(5-6)
上式表明:当线圈匝数为常数时,电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数,改变δ或A0均可导致电感变化,因此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积A0的传感器。
目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。
输出特性
L与δ之间是非线性关系, 特性曲线如图5-2所示。
图5-2 变隙式电压传感器的L-δ特性
分析:
当衔铁处于初始位置时,初始电感量为
(5-7)
当衔铁上移Δδ时,传感器气隙减小Δδ,即δ=δ0-Δδ, 则此时输出电感为
(5-8)