传感器技术及应用 教学课件 陈文涛 第四章 电感式传感器.pdf

     4.1  自感式传感器 – 4.1.1  基本工作原理 – 4.1.2  测量转换电路 – 小结 《传感器与检测技术》 第4章 电感式传感器及应用      4.1  自感式传感器 实验： 将一只交流接触器线圈与交流毫安表串联，接到变压器的 二次侧，如图所示，这时线圈有电流流过，毫安表会有电流示 值。用手慢慢将接触器活动衔铁往下按，我们会发现毫安表的 读数逐渐减小 。 《传感器与检测技术》 第4章 电感式传感器及应用 2      4.1  自感式传感器 4.1.1 基本工作原理 1. 自感式传感器基本工作原理 由电工的知识可知，忽略线圈的直流电阻时，流过线圈的交流电 流为： U U U I  Z X L 2fL 由该式可知：当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻也较大，线圈 的电感量和感抗较小，所以电流较大。当铁心闭合时，磁阻变小、 电感变大，电流减小。我们可以利用本例中自感量随气隙而改变的 原理来制作测量位移的自感式传感器。 《传感器与检测技术》 第4章 电感式传感器及应用 3      4.1  自感式传感器 变气隙厚度式的自感式传感 器的结构示意图如图所示，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发生变化。 因此，只要能测出电感线圈电感 量的变化，就能确定衔铁位移量 的大小和方向。 《传感器与检测技术》 第4章 电感式传感器及应用 4      4.1  自感式传感器 l 线圈自感系数： L W 磁路总磁阻为： Rm  i I A i i 式中 Rm——磁路总磁阻（Ω）； l ——磁通通路的长度（m）； i i ——磁导率（H/m）； A （2 ——气隙的有效截面积 m ）。 i l 2 由于空气的磁阻Rm0 远大于铁磁物质的磁 Rm  i  阻，所以略去铁芯的磁阻后可得：  A  A i i 0 0 当线圈匝数W为常数时，线圈 自感系数L 只是磁路中磁阻Rm的 函数，改变气隙厚度δ或气隙截面积A0都会导致自感系数变化。因 此自感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。