电感式传感器

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电感传感器是基于电磁感应原理，将被测非电量（如位移、压力、振动等）转换为电感量变化的一种结构性传感器。利用自感原理的有自感式传感器（可变磁阻式），利用互感原理的有互感式（差动变压器式和涡流式）传感器和感应同步器，利用压磁效应的有压磁式传感器。

一、自感式传感器

自感式传感器可分为可变磁阻式传感器和涡流式传感器两类。下面介绍可变磁阻式传感器。

可变磁阻式传感器工作原理

可变磁阻式传感器结构原理如右图，它由线圈、铁心及衔铁组成，为空气隙：
当衔铁子在被测参量带动下移动时，磁路中气隙的磁阻发生变化，从而引起线圈电感的变化，把电感的变化通过测量电路转换为电压或电流的变化。根据所测电压或电流的变化过程确定被测量的变化。

公式如下：

对于差动自感传感器 ，其结构原理如右图：

• 把两个相同的简单电感传感器组合在一起而共用一个衔铁构
  成差动式电感传感器
• 当衔铁处于中间位置时，两个线圈的电感量相等
• 若衔铁被带动移动距离时，使两个 线圈的电感量分别增大和减小
• 将两线圈接于电桥的相邻桥臂时，输出灵敏度提升1倍

 二、互感式传感器

1.差动变压器

互感式传感器工作原理为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。其本身为一个变压器，一次线圈L接入交流电源，二次线圈为感应线圈，当一次线圈互感变化时，输出电压产生相应变化。由于常采用两次线圈组成差动式，故又称为差动变压器。

其优点有：
测量精度高；
可达0.1μm 线性范围大，可达±100 mm

2.涡流式传感器

原理：金属导体在交流磁场中的涡流效应。电流在金属导体内部封闭，因而称为涡流。

集肤效应：涡流在金属导体的纵深方向并非均匀分布，主要集中在金属导体的表面，称为集肤效应。电涡流在金属导体内的渗透深度为：

 h:工件渗透深度,cm;

工件的电阻率,Ω·cm;

相对磁导率;

f激励源频率,Hz

频率f越高，电涡流的渗透深度越浅，集肤效应越严重，因此涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两种。

高频反射式涡流传感器常用于数量或位移测量。

低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。

总结一下：

涡流传感器可用于动态非接触测量，测量范围约为0~2 mm，分辨力可达1μm。

其具有结构简单、安装方便、灵敏度较高、抗干扰能力较强、不受油污等介质影响的优点。

三、电感式传感器的特点

电感式传感器的特点：

• 结构简单，工作可靠；
• 灵敏度高，分辨率较大；
• 测量的精度较高；
• 具有非接触测量特点
• 常用来测量位移，振幅，几何尺寸，表面粗糙度及裂纹等。还可广泛用于测量位移及能引起位移变化的参量，如力，压力，速度 ，加速度，流量，厚度等。

参考资料：《测试技术第三版》主编：贾民平，张洪亭