自感式电感传感器 一文读懂电感式传感器
一文读懂电感式传感器
电感式传感器是利用电磁感应定律，通过线圈的自感和互感的变化来实现非电量测量的一种装置。其特点便是使用电感的物理特性，不直接接触被测物，便可测量位移、震动、压力、流量等信号。
电感式传感器按工作原理分为自感式、互感式和电涡流式三种。
1.自感式传感器： 自感式电感传感器是一种改变自感系数的传感器。它由线圈、铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之间有气隙δ和气隙导磁截面积S0，这两个容易改变的参数。
自感式传感器的磁路总磁阻可以表示为：
通过分别改变气隙或气隙导磁面积可以构成变气隙式自感传感器和变面积式自感传感器，其结构图如图1、2所示。
图 1 变气隙式
图 2 变面积式
利用两个反向的基本自感传感器，可以构成差动式自感传感器，如图3所示，其改善了基本自感传感器的电磁效应，配合电桥使得灵敏度增加一倍，非线性也得到了补偿。
图 3 差动式自感传感器
2.互感式传感器： 由线圈、铁芯和活动衔铁三个部分组成，如图4所示。线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈。当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。
图 4 互感式传感器
3.电涡流传感器： 根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小、灵敏度高、频率响应宽等特点，应用极其广泛。
二、电感式传感器的应用
电感式传感器作为一种位置反馈元件，目前已经广泛应用于几乎所有自动化控制的工业领域之中，对检测和自动控制系统的可靠运行具有关键性的作用。
1.机械加工
电感式传感器可以用于测量位移、尺寸、压力等物理量。
用电感式位移传感器可以提高轴承制造的精度，用电感测微仪测量来微小精密尺寸的变化，实现液压阀开口位置的精准测量，用于设计智能纺织品的柔性传感器，用电感传感器原理的孔径锥度误差测量仪，用电感传感器检测润滑油中磨粒；用电感传感器监测吊具导向轮等等。利用电感式传感器可以实现工件的高精度加工，可以实现工件加工流程的自动化操作，还能对工件进行探伤。
图 5 接近开关
2.机器人
电感传感器还可用来做磁敏速率开关、齿轮龄条测速，链轮齿速率检测等，如机器人机械臂的运动轨迹需要严格控制，使用电感式传感器可以对机械臂的位置进行限位，对机械臂中的齿轮转动速度和位置进行监控，保证机械臂的稳定运行。链轮齿速率检测，链输送带的速率和距离检测，齿轮龄计数转速表及汽车防护系统的控制等。此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。
图 6 机械臂齿轮转动检测
3.智能机械
电感传感器还可用来链输送带的速率和距离检测，齿轮龄计数转速表及汽车防护系统的控制等。比如货车卸货时，对箱斗的位置要进行一个限制，箱斗的升举范围只能控制在一定限度，使用接近式传感器可以检测箱斗的升举高度从而控制液压系统进行限位。
图 7 货车液压升举限位检测
4.其他应用
电感式传感器还可以应用于磨加工主动测量、测量长度位移量和制作电子测微仪等。
触觉敏锐——常见压力传感器的分类
常用压力传感器有:
电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器(变磁阻式传感器、差动变压器式压力传感器)、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器(见光纤传感器)、谐振式压力传感器等。
图1.电容式压力传感器
电容式压力传感器(capacitive type pressure transducer)，是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器。特点是，低的输入力和侏儒能量，高动态响应，小的自然效应，环境适应性好。
图2.变磁阻式压力传感器
变磁阻式传感器(又称自感式电感传感器)属于电感式传感器的一种。它是利用线圈自感量的变化来实现测量的，它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
图3.差动变压器式压力传感器
把被测量的变化转换为线圈互感量的变化，且二次线圈又接成差动形式，这种根据变压器的基本原理做成的传感器称为差动变压器。
差动变压器压力传感器的结构有Ⅱ型结构、螺管型结构。传感器的灵敏度随电源电压和变压器的增大而提高，随初始间隙增大而降低。Ⅱ型结构的差动变压器衔铁为平板形，灵敏度较高，但测量范围小，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移，螺管型结构的差动变压器，测量范围达1mm至上百毫米。
图4.霍耳式压力传感器
霍耳式压力传感器是于霍耳效应的压力传感器。它将霍耳元件固定于弹性敏感元件上，在压力的作用下霍耳元件随弹性敏感元件的变形而在磁场中产生位移，从而输出与压力成一定关系的电信号。
图5.光纤式压力传感器
伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体，光纤为媒质，感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。当这种外界信号为压力时，即构成光纤压力传感器。光纤压力传感器作为一种新型的传感器，与传统的压力传感器相比体积小、重量轻,具有电绝缘性、不受电磁干扰、可用于易燃易爆的环境中等优点，另外还可以构成光纤分布式压力传感器，对桥梁、大坝等进行健康状况的实时监测。
图6.谐振式压力传感器
谐振式压力传感器是利用谐振元件把被测压力转换成频率信号的压力传感器。
利用谐振元件把被测压力转换成频率信号的压力传感器。它是谐振式传感器的重要应用方面，主要有振弦式压力传感器(见振弦式传感器)、振筒式压力传感器(见振筒式传感器)、振膜式压力传感器(见振膜式传感器)和石英晶体谐振式压力传感器(见石英晶体谐振式传感器)。
相关问答
自感式 力 传感器 有?自感式电感传感器属于电感式传感器的一种。它是利用线圈自感量的变化来实现测量的,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...
互感传感器和 自感传感器 的区别?互感器传感器利用互感特性,一般包含两个以上的电感元件,且电感元件之间有较紧密的电磁耦合。例如:电压互感器就是一种互感器传感器。自感传感器利用自感特性...
全程可变磁阻 传感器 是什么?全程可变磁阻传感器是一种用于测量物理量的传感器。其原理是基于磁阻效应,即当一个磁体在外加磁场的作用下,它的磁阻率发生变化。全程可变磁阻传感器利用磁阻...
电感传感器 的灵敏度与哪些因素有关?从提高灵敏度而言,可采取以下措施,同时带来后随的不利因素:1,采用差分结构,较之单电感式灵敏度可提高1倍。这导致传感器结构复杂。2,避免空心电感,采用...
以 自感式传感器 为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理?1、自感式传感器的工作原理电感值与以下几个参数有关:与线圈匝数w平方成正比;与空气隙有效截面积S0成正比;与空气隙长度l0所反比。2、灵敏度与非线性气隙型...
在 自感式传感器 的转换电路中能更好地完成转换任务的电路是?在自感式传感器的转换电路中,能够更好地完成转换任务的电路是交流电桥电路。交流电桥电路利用电桥的平衡原理,将自感式传感器的电阻、电容和电感等参数变化转...
什么叫差动 电感式 ?差动式电感传感器与是基于电桥工作原理;差动变压式电感传感器工作原理是直接输出信号。1.相同点:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是...
互感 式电感传感器 的应用?电感式传感器种类很多,一般分为自感式和互感式两大类,习惯上讲的电感式传感器通常指自感式传感器,而互感式传感器由于是利用变压器原理,又往往做成差动形式,...
电感式传感器 有哪些类型谁能告诉下我_其他问答_系统粉电感式传感器的类型一般有三种:变磁阻式传感器自感式、差动变压器式传感器互感式、电涡流式传感器电涡流式。工作原理:电感式传感器是由三部分...
问下 电感式传感器 主要有哪几种类型_其他问答_系统粉电感式传感器的类型一般有三种:变磁阻式传感器自感式、差动变压器式传感器互感式、电涡流式传感器电涡流式。工作原理:电感式传感器是由三部分...