电感式传感器的工作原理图解

2022-12-18 照明小编 www.gdzrlj.com
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有关电感式传感器的工作原理,电感式传感器又称自感式传感器或可变磁阻式传感器,它是由铁心1、线圈2和衔铁3所组成,传感器的运动部分与衔铁相连,运动部分产生位移时,空气隙厚度δ产生变化,电感值发生变化。

电感式传感器的工作原理

电感式传感器也称为自感式传感器或可变磁阻式传感器。

图6‐1为自感式传感器原理图,它是由铁心1、线圈2和衔铁3所组成。线圈是套在铁心上的。在铁心和衔铁之间有一个空气隙,空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连,运动部分产生位移时,空气隙厚度δ产生变化,从而使电感值发生变化。

电感式传感器的工作原理图解

1、电感式传感器

由电工学可知,线圈的电感值可按下式计算:L= N2/ Rm

式中,N为线圈的匝数;Rm为磁路的总磁阻。如不考虑铁损,且气隙δ较小时,其总磁阻由铁心与衔铁的磁阻Rc和空气隙的磁阻Rδ两部分组成,即Rm=Rc Rδ=l/μS 2δ/μSo

式中,l为铁心和衔铁的磁路长度; μ为铁心和衔铁的导磁率;S为铁心和衔铁的横截面积;S0为空气隙的导磁横截面积;δ为气隙长度; μ为空气隙的导磁率。

当铁心材料和线圈匝数确定后,电感L与导磁横截面S0成正比,与气隙长度δ成反比。如果通过被测量改变S0和δ,则可实现位移与电感间的转换,这就是电感传感器的工作原理。

电感式传感器分为3种类型:改变气隙厚度δ的自感传感器,即变间隙式电感传感器;改变气隙截面S的自感传感器,即变截面式电感传感器;同时改变气隙厚度δ和气隙截面S的自感传感器,即螺管式电感传感器。

电感式传感器的工作原理图解

改变气隙δ的自感传感器的输出特性如图6‐所示,其L和δ呈双曲线关系,其灵敏度为
由上式可知,在δ小的情况下,具有很高的灵敏度,故传感器的初始间隙δ0之值不能过大,通常δ0=0.1~0.5mm。为了使传感器有较好的线性输出特性,必须限制测量范围,衔铁的位移一般不能超过(0.1~0.2)δ0,这种传感器多用于微小位移测量。由式(6‐)可知,改变气隙截面积S的自感传感器的输出特性如图6‐所示,其L和S0呈线性关系,其灵敏度为

电感式传感器的工作原理图解

2、电感式传感器

这种传感器在改变截面时,其衔铁行程受到的限制小,故测量范围较大。又因衔铁易做成转动式,故多用于角位移测量。

螺管式电感传感器,由于磁场分布不均匀,故从理论上来分析较困难。由实验可知,其输出特性为非线性关系,且灵敏度较前两种形式低,但测量范围广,且结构简单,装配容易,又因螺管可以做得较长,故宜于测量较大的位移。