文档介绍：第一节自感式电感传感器
第二节差动变压器
第三节电涡流式传感器
第五章电感式传感器
电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化,从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。因此根据转换原理,电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。
自感式电感传感器可分为变间隙型、变面积型和螺管型三种类型。
一、自感式电感传感器的工作原理

(一)变间隙型电感传感器
变间隙型电感传感器的结构示意图如图5-1所示。
第一节自感式电感传感器
图5 – 1 变间隙式电感传感器
传感器由线圈、铁心和衔铁组成。工作时衔铁与被测物体连接,被测物体的位移将引起空气隙的长度发生变化。由于气隙磁阻的变化,导致了线圈电感量的变化。
线圈的电感可用下式表示:

式中,N为线圈匝数;Rm为磁路总磁阻。
(5-1)
对于变间隙式电感传感器,如果忽略磁路铁损,则磁路总磁阻为
 
式中,l1为铁心磁路长;l2为衔铁磁路长;S为截面积;µ1为铁心磁导率;µ2为衔铁磁导率;µ0为空气磁导率;δ为空气隙厚度。
因此有:
(5-2)
(5-3)
一般情况下,导磁体的磁阻与空气隙磁阻相比是很小的,因此线圈的电感值可近似地表示为:
(5-4)  
由上式可以看出传感器的电感值随气隙的增大而减小。为了避免非线性,气隙的相对变化量要很小,但过小又将影响测量范围,所以要兼顾考虑两个方面。
(二)变面积型电感传感器
由变气隙型电感传感器可知,气隙长度不变,铁心与衔铁之间相对而言覆盖面积随被测量的变化面改变,从而导致线圈的电感量发生变化,这种形式称之为变面积型电感传感器,其结构示意图见下图。
通过对式(5-4)的分析可知,线圈电感量L与气隙厚度是非线性的,但与磁通截面积A却是成正比,是一种线性关系。特性曲线参见图5-3。
(三)螺管型电感式传感器
下图为螺管型电感式传感器的结构图。螺管型电感传感器的衔铁随被测对象移动,线圈磁力线路径上的磁阻发生变化,线圈电感量也因此而变化。线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。