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上海千实工程师解析电感式传感器的工作原理

作者:标准集团 添加时间:2023-09-14 00:00

标准集团(香港)有限公司作为一家集研发、制造、销售、培训、服务于一体的现代技术企业,上海泛标纺织品检测技术有限公司是内地销售公司,上海千实精密机电科技有限公司是负责工厂生产,致力于将更多检测仪器输送市场,提供纺织类、皮革类、燃烧类、汽车内外饰件、材料环境气候老化等等检测仪器,更可接受非标定制,购买前均可按照客户的要求进行针对性试验,确保所购仪器适用。 上海千实精密机电科技有限公司成立于2012年,专注于研发、设计及生产纺织测试仪器,为学术研究单位及检测机构提供纺织测试仪器和服务,上海千实是目前国内较有竞争力和研发实力的纺织检测仪器厂家之一,研发团队由一群经验丰富的工程师组成,本着全心全意为客户服务,努力推动纺织检测仪器技术革新而努力。

电感式传感器是一种利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种传感器装置,常用来测量位移、振动、力、应变、流量、加速度等物理量。电感式传感器是基于电磁感应原理来进行测量的。
电感式传感器的工作原理是电磁感应。它是把被测量如位移等,转换为电感量变化的一种装置。按照转换方式的不同,可分为自感式(包括可变磁阻式与涡流式)和互感式(差动变压器式)两种。
变磁阻式传感器
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e,这种现象称之为自感。产生的感应电势称为自感电势。
变磁阻式传感器的结构如图1所示。它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。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。
特点:变磁阻式传感器具有很高的灵敏度,这样对待测信号的放大倍数要求低。但是受气隙δ宽度的影响,该类传感器的测量范围很小。
可变磁阻式传感器自感
自感L与气隙δ成反比,而与气隙导磁截面积S0成正比。
灵敏度S与气隙长度δ的平方成反比,δ愈小,灵敏度S愈高。为了减小非线性误差,在实际应用中,一般取。这种传感器适用于较小位移的测量,一般约为0.001~1 mm。
差动变压器式传感器
互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象,将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式,故又称差动变压器式传感器。
差动变压器式传感器输出的电压是交流量,如用交流电压表指示,则输出值只能反应铁芯位移的大小,而不能反应移动的极性;同时,交流电压输出存在一定的零点残余电压,使活动衔铁位于中间位置时,输出也不为零。因此,差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性,又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。
把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的,并且次级绕组用差动形式连接,故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多,有变隙式、变面积式和螺线管式等。变隙式传感器的结构原理如图2所示。
图中r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b,分别为W1a , W1b , W2a, W2b绕阻的直流电阻与电感。
电涡流式传感器
金属导体置于变化着的磁场中,导体内就会产生感应电流,这种电流像水中旋涡一样
在导体转圈,这种现象称为涡流效应。电涡流式传感器结构示意图如图3所示。 根据法拉第定律,当传感器线圈通以正弦交变电流I1时,线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1,使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2,I2又产生新的交变磁场H2。