电感传感器的测量电路：电感传感器

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电感传感器
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电感传感器是将被测量转换为线圈的自感或互感的变化来测量的装置。电感传感器还可用作磁敏速度开关、齿轮龄条测速等。
中文名
电感传感器
原    理
自感或互感
用    处
用作磁敏速度开关、齿轮龄条测速等
类    别
科学
应用领域
纺织、化纤、机床、机械、冶金
特    点
无活动触点、可靠度高、寿命长等
目录
1
应用
2
原理
3
特点
4
分类
5
测试电路
电感传感器应用
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带有模拟输出的电感式接近传感器是一种测量式控制位置偏差的电子信号发生器，其用途非常广泛。例如：可测量弯曲和偏移；可测量振荡的振幅高度；可控制尺寸的稳定性；可控制定位；可控制对中心率或偏心率。电感传感器还可用作磁敏速度开关、齿轮齿条测速等，该类传感器广泛应用于纺织、化纤、机床、机械、冶金、机车汽车等行业的链轮齿速度检测，链输送带的速度和距离检测，齿轮齿计数转速表及汽车防护系统的控制等。另外该类传感器还可用在给料管系统中小物体检测、物体喷出控制、断线监测、小零件区分、厚度检测和位置控制等 。
电感传感器原理
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由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。
电感传感器特点
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电感式传感器的特点是：①无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。
电感传感器分类
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常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。变间隙型电感传感器：这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。变面积型电感传感器：这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度为常数，线性度也很好。螺管插铁型电感传感器：它由螺管线圈和和被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。
电感传感器测试电路
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电感传感器测量线路主要采用交流电桥。交流电桥的固定桥臂可以是电阻、变压器的次级绕组或紧耦合的电感。需要指出的是，紧耦合电感电桥无论是在灵敏度指标上还是在电桥的平衡上都更优越。简单自感传感器的测量线路，该线路的输出量是电流。该线路在精密测量中存在如下一些缺点：线性工作范围窄；无输入时就存在起始电流，因此不能实现零输入时零输出的要求，且激磁电流产生的磁场使衔铁产生附加位移将引起测量误差。将简单自感传感器的自感量转换成电的频率变化的设想是：将简单自感传感器与电容器构成一振荡器的线路，于是振荡器的振荡频率便是传感器自感量的函数。实现上述设想的典型线路，这是一个电容三点式振荡器。
[1]
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参考资料
1.

佳工机电网：电感传感器测试电路
[引用日期2012-12-19]

电感传感器的测量电路：电感型传感器与测量电路.ppt

电感型传感器与测量电路           电感型传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，常用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种被测量。电感式传感器的核心是可变自感或互感，、在被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。            电感型传感器的种类很多，诸如利用自感原理的自感式传感器(通常称电感式传感器)，利用互感原理的差动变压器式传感器和感应同步器，利用涡流效应的涡流式传感器，利用压磁效应的压磁式传感器等。  3.1  自感式传感器 3.1.2 结构类型 3.1.3 信号调理电路  3.2 差动变压器式传感器 3.2.2 信号调理电路  3.3 电涡流式传感器  3.3.1 电涡流检测原理  3.3.3 电涡流式传感器的应用  3.4 感应同步器 3.4.1 结构类型与工作原理  3.4.2 信号调理电路  3.4.3 感应同步器的应用         如果两个线圈之间不存在金属板M，L1的磁场直接贯穿L2，L2的两端就会产生感应电势e。感应电势e的大小与激励电压u的幅值、频率以及L1和L2匝数、结构和两者间的相对位置有关。如果这些参数都是确定不变的，那么感应电势就是一个确定值。        如果在L1和L2之间放置一块金属板，则L1产生的磁力线穿透金属板M(M可看成是一匝短路线圈)，并在金属板中产生涡流i。涡流损耗了部分磁场能量，使到达L2的磁场变弱，从而使感应电势e下降。被测金属板M的厚度h越大，涡流损耗也越大，感应电势e就越小。感应电势的大小间接反映了被测金属板的厚度。 3．磁通会聚型无损检测传感器        这是一种反射式电涡流探头，与普通探头的不同之处在于在激励线圈与检测线圈之间插入了一个铁磁性材料制成的屏蔽层，如图3-23所示。铁磁性材料制成的屏蔽层将磁通量会聚成为包裹在检测线圈外径以外的一个紧密的圆筒。不仅如此，屏蔽层将激励线圈与检测线圈隔开，避免了两者的直接耦合。检测线圈的输出电压正比于线圈中磁通量的变化率。这样，如被测对象无损伤，检测线圈中的磁通量几乎为零，即探头输出为零。因此这种探头也被称为自校零型探头。 图3-23磁通会聚型涡流传感器探头        这种探头同样依靠电磁场在被测工件中感应出的电涡流来实现表面裂纹的检测。感应出的电涡流将阻碍系统中磁场的变化。在探头的表面，激励线圈所产生的电磁场被铁磁性屏蔽层会聚为一个圆筒形。相应地，被测工件中感应出的电涡流集中在检测线圈外圆的环形区域。图3-24所示为被测对象为无损伤铝板、激励频率为70kHz时的电涡流情况。由于铁磁性屏蔽层的存在，电涡流集中在激励线圈的正下方，而在靠近检测线圈的区域，电涡流强度剧烈下降。这种电涡流强度的分布使得在检测线圈的下方几乎没有电涡流的影响，线圈输出电压为零。 图3-24 磁通会聚型电涡流传感器无损探伤铝板示意图        当被测工件存在裂纹损伤时，工件中感应电涡流的状况发生扭曲。在裂纹尖端，电涡流变形，可延伸到检测线圈的下方。电涡流所产生的二次电磁场被检测线圈感应到，在检测线圈中产生感应电动势。图3-25给出了被测工件中有／无裂纹时的示意图。虚线圆表示检测线圈所处的位置。 图3-25 被测工件中有/无裂纹的情况 3.3.2 信号调理电路 1．电桥电路        电桥电路是一种常用的简单电路。通常把线圈的阻抗作为电桥的一个桥臂，或用两个相同的电涡流线圈组成差动形式。初始状态电桥平衡，测量时由于线圈阻抗发生变化，使电桥失去平衡，用电桥输出电压的大小来反映被测量的变化。 2．谐振电路        谐振电路是将固定电容与传感器线圈并联，构成并联谐振回路。无被测金属导体时，传感器调谐到某一谐振频率f0。当被测金属导体接近(或远离)传感器线圈时，回路将失谐。若载波频率一定，则传感器线圈的电感量L发生变化，从而使LC回路的等效阻抗发生变化，利用测量阻抗来确定被测量的大小。谐振电路通常有两种方式，即定频测距式(也称为恒定频率调幅式)和调频测距式(也称为调频调幅式)。       图3-26(a)所示为定频测距式电路原理图。图中传感器线圈L和固定屯容器C是谐振回路的基本元件，稳频稳幅正弦波振荡器的输出信号经由电阻R加到谐振回路上。传感器线圈L感应的高频电磁场作用于金属板表面，由于表面的涡流反射作用，使L的电感量发生变化，并使回路失谐，从而改变了检波电压的大小。       当没有被测金属导体时，回路谐振频率为f0，此时等效阻抗最大，对应检波电压最大。当被测金属导体接近传感器线圈时，使电感量变小，回路失谐，检波电压变小。检波电压和电感量随距离x增加(或减少)而增加(或减少)，通过测量检波电压就可确定x的大小。 图

电感传感器的测量电路：电感式传感器的常用测量电路

描述
　　电感式传感器概述
　　电感式传感器是利用线圈自感或互感系数的变化来实现非电量电测的一种装置。利用电感式传感器，能对位移、压力、振动、应变、流量等参数进行测量。它具有结构简单、灵敏度高、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强及测量精度高等一系列优点，因此在机电控制系统中得到广泛的应用。它的主要缺点是响应较慢，不宜于快速动态测量，而且传感器的分辨率与测量范围有关，测量范围大，分辨率低，反之则高。
　　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 。
　　电感式传感器的常用测量电路
　　电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
　　电感式传感器的常见测量电路有交流电桥式测量电路、变压器式测量电路、谐振式测量电路、差动整流电路、相敏检波电路等。
　　电感式传感器的测量电路的主要形式
　　电感式传感器的测量电路的主要形式可以是电压、电流、磁感强度、力、距离等测量电路。
　　付线圈可以直接输出电压、电流；用霍尔元件测量磁感强度、磁路与衔铁连接会产生力，用压力传感器可以测量电感量的变化、用一个弹簧顶住衔铁，随力的大小变会，距离产生了变化，可以再用位移传感器将电感量的变化测出。
　　还可以用振荡器将电感的变化转换为频率的变化，只要测出频率就知道电感变化了多少。还有涡流、调幅、PWM波等等。
　　在上述内容中，都是其它一些因素引起电感量的变化。
　　各种传感器都有相通之理，实际上，对变化参量引起电感变化的应用太多，但要加上其它条件可能主要形式就有相应的变化。
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电感传感器的测量电路：电感式压力传感器及压力测量电路

51
）
Int.CI

权利要求说明书
说明书
幅图

（
54
）发明名称

电感式压力传感器及压力测量电路

（
57
）摘要

?
本实用新型适用于传感器技术领域，提供
了一种电感式压力传感器及压力测量电路，包
括：具有第一空腔的衬底、可动薄膜和电感线
圈；电感线圈设置在衬底的第一空腔上部，电感
线圈的两端分别设置在衬底上，电感线圈与衬底
的接触部分设置有绝缘介质层；可动薄膜设置在
电感线圈的下部，可动薄膜与电感线圈之间形成
第二空腔，可动薄膜与衬底的第一空腔的内壁连
接，可动薄膜与电感线圈通过支撑部件连接。当