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1、华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术4.4 电感式传感器电感式传感器电感式传感器是基于电感式传感器是基于电磁感应原理电磁感应原理，它是把 被测量（如位移、力、流量、振动）转化为电感 量的一种装置。，它是把 被测量（如位移、力、流量、振动）转化为电感 量的一种装置。分类:分类:电感式传感器电感式传感器涡流式涡流式可变磁阻式可变磁阻式互感型互感型自感型自感型第4章 常用传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 主要优点：主要优点：1）结构简单、工作可靠、寿命长；）结构简单、工作可靠、寿命长；2）灵敏度高，能分辨）灵敏度高，能分辨0.01 m或或 0.1”的
2、位移变化；的位移变化；3）测量精度高、线性好、零点稳定、输出功率较 大；）测量精度高、线性好、零点稳定、输出功率较 大；在几十在几十m到数百到数百mm的位移范围内，输出特性 的线性度较好，且比较稳定。的位移范围内，输出特性 的线性度较好，且比较稳定。非线性误差：非线性误差：0.05%0.1%；4）可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在 工业自动控制系统中被广泛采用；）可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在 工业自动控制系统中被广泛采用；主要缺点：主要缺点：1）灵敏度、线性度和测量范围相互制约；）灵敏度、线性度和测量范围相互制约；2）自身频率响应低，不适用于快速动态测量。）自身频率响
3、应低，不适用于快速动态测量。电感式传感器特点电感式传感器特点电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术4.4.1 自感型自感型当衔铁随被测量当衔铁随被测量x 变化而 上、下移动时，其与铁心 间的气隙发生变化，磁路 磁阻随之变化，从而引起 线圈电感量的变化；通过 测量电路转换成与位移成 比例的电量，实现了非电 量到电量的变换。变化而 上、下移动时，其与铁心 间的气隙发生变化，磁路 磁阻随之变化，从而引起 线圈电感量的变化；通过 测量电路转换成与位移成 比例的电量，实现了非电 量到电量的变换。1.可变磁阻式结构原理如右图所示可变磁阻式结构原理如右图所示1线圈 2铁心 3衔
4、铁1线圈 2铁心 3衔铁x电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 线圈电感线圈电感L由电工学可知，匝数为由电工学可知，匝数为N 的线圈 电感为的线圈 电感为2m=L NR式中 式中 Rm 磁路总磁阻如果空气气隙 磁路总磁阻如果空气气隙 较小，且不考虑 磁路的铁损，则总磁阻较小，且不考虑 磁路的铁损，则总磁阻Rm0m02=RlAA 式中 式中 l 铁心导磁长度；铁心导磁长度；铁心导磁率；铁心导磁率；A 铁心导磁截面积铁心导磁截面积 气隙长度；气隙长度；空气导磁率；空气导磁率；A0 空气气隙导磁截面积空气气隙导磁截面积电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学
5、院机械工程测试技术 线圈电感线圈电感L由电工学可知，匝数为由电工学可知，匝数为N 的线圈 电感为的线圈 电感为2m=L NR式中 式中 Rm 磁路总磁阻如果空气气隙 磁路总磁阻如果空气气隙 较小，且不考虑 磁路的铁损，则总磁阻较小，且不考虑 磁路的铁损，则总磁阻Rm0m02=RlAA 因为铁心磁阻与空气气隙的磁阻 相比较很小，计算时可以忽略不 计，则上式可简化为因为铁心磁阻与空气气隙的磁阻 相比较很小，计算时可以忽略不 计，则上式可简化为0m02RA 电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术200=2NLA 自感型可变磁阻式传感器 的自感自感型可变磁阻式传感器 的自
6、感L2002=2LNdSLAd 变间隙型变间隙型传感器灵敏度：传感器灵敏度：S与气隙长度的平方成反比，与气隙长度的平方成反比，愈小，愈小，S愈高；同时 存在非线性误差。为减小此误差，通常规定在较小间 隙变化范围内使用，一般取愈高；同时 存在非线性误差。为减小此误差，通常规定在较小间 隙变化范围内使用，一般取 /0 0.1。这种传感器 适用于较小位移（。这种传感器 适用于较小位移（0.0011mm）的测量。）的测量。电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术差动型差动型可变磁阻式传感器的典型结构可变磁阻式传感器的典型结构变间隙型变间隙型200=2NLA 电感式传感器华中
7、科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术可变导磁面积型可变导磁面积型可变磁阻式传感器的典型结构可变磁阻式传感器的典型结构20002NdLSAd变面积型变面积型单螺旋管线圈型单螺旋管线圈型电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术可变磁阻式传感器的典型结构可变磁阻式传感器的典型结构用于电感测微计，常用 测量范围为用于电感测微计，常用 测量范围为0300 m，最小分辨力为，最小分辨力为0.5 m，接在交流电桥的相邻两 桥臂。，接在交流电桥的相邻两 桥臂。当铁心在线圈中运动时，改变磁阻，使线圈自感发 生变化。这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏 度低，适用于较大
8、位移（数毫米）测量。当铁心在线圈中运动时，改变磁阻，使线圈自感发 生变化。这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏 度低，适用于较大位移（数毫米）测量。电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式接近传感器（金属）电感式接近传感器（金属）电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式接近传感器应用举例电感式接近传感器应用举例案例案例1：生产中测量产品的长度生产中测量产品的长度每个脉冲对应的长度：每个脉冲对应的长度：NDL/0被测物总长度：被测物总长度：0LML电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术案例案例2：生
9、产线工件的计数生产线工件的计数机械手的限位机械手的限位电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感测微头电感式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式传感器案例案例3：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式不圆度计电感式不圆度计该圆度计采用旁向式电感测微头该圆度计采用旁向式电感测微头电感式传感器案例案例4：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式不圆度测量系统外形电感式不圆度测量系统外形测量头测量头旋转盘旋转盘电感式传感器案例案例5：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置1 1气缸 2气缸 2活塞 3活塞 3推杆 4推杆 4被测滚柱 5被测滚柱 5落料管 6落料管 6电感测 微器 7电感测 微器 7钨钢测头 8钨钢测头 8限位挡板 9限位挡板 9电磁翻板 10电磁翻板 10容器（料斗）容器（料斗）End电感式传感器案例案例6：