文档介绍：第三章电感传感器
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利用线圈自感和互感的变化实现非电量的测量。
电感式传感器最基本原理是电磁感应原理。
被测物理量
位移
振动
压力
流量
比重
的变化
传感器
自感系数 L
互感系数 M
的变化
电路
电压
电流
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电感传感器优点:
灵敏度高,分辨力高,位移:m ;
精度高,线性特性好,非线性误差:% % ;
性能稳定,重复性好;
结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、寿命长
能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制等。
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电感式传感器分类
变磁阻式传感器—自感型
差动变压器式传感器—互感型
涡流式传感器—自感型和互感型都有
高频反射式—自感型
低频透射式—互感型
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第一节自感式传感器
又叫变隙式自感传感器。
基本原理:
铁芯线圈磁路气隙的改变,引起气隙磁阻的变化,从而导致线圈自感的变化。
有单线圈、差动线圈两类
气隙参数的改变分:
变气隙长度,
变气隙截面两种
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一、单线圈自感传感器
电磁感应定律:
当一个线圈中电流i变化时,该电流产生的磁通Φ也随之变化,因而在线圈本身产生感应电势el,这种现象称之为自感。产生的感应电势称为自感电势。
变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
气隙参数的改变分:
变气隙长度,
变气隙截面两种
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衔铁移动,气隙距离变化
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成,在铁芯和衔铁之间有气隙,气隙厚度为δ,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。
变气隙长度
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变气隙截面积
变气隙截面积
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根据对电感的定义,线圈中电感量可由下式确定:
式中:Ψ——线圈总磁链;
I——通过线圈的电流;
N——线圈的匝数;
φ——穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律, 得
式中, Rm为磁路总磁阻。
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对于变隙式传感器, 因为气隙很小,所以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
式中:
l1、l2、 l0——分别为铁芯、衔铁、气隙长度;
S1、S2、 S0 ——分别为铁芯、衔铁、气隙的截面积;
μ1 、μ2 、μ0——分别为铁芯、衔铁、气隙的导磁率;
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