自感式传感器 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。
小ME知识讲堂：电感式传感器的应用和种类介绍
电感式传感器应用的理论基础是电磁感应,即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量。依据电磁感应的原理,把被测物理量变化转换为自感系数l或互感系数m的变换。前者称为自感式传感器,后者称为互感式传感器或变压器式传感器。电感式传感器具有结构简单可靠、分辨率高、零点漂移小、线性度好、性能稳定、抗冲击等优点。主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约,传感器自身频率响应低,不适用于快速动态测量。在工业自动化中,广泛应用于位移、压力、流量等方面的测量。
电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位测量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。
检测距离的衰减性。滑翘为铁质，适合电感式传感器检测；而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸（标准被测物尺寸为3倍额定检测距离，此应用中，标准尺寸应为120*120mm），这样的话就会有一定的衰减。现场抗干扰能力。这个是不容忽视的问题，普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰，很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。但在汽车制造车间，厂房大，现场技术人员习惯使用对讲机沟通，尤其是边走边用对讲机对话时，会不经意的靠近传感器，导致短暂失效。
安装方面。随着电感式传感器的普及，传感器不仅仅在电气性能方面有所提升，其机械方面的设计也越来越人性化。要在最大程度的实现人性化安装。减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。稳定运行的保障。在车厂的使用中，要杜绝任何油污、尘污的侵蚀。另外，滑翘经过轨道时，震动是长期存在的，优异的抗震动性同样是有着非常重要的作用。
电感式传感器的种类很多,根据工作原理的不同,可分为变磁阻式、变气隙式（自感式）,变压器式和涡流式（互感式）等种类。m.faraday在其提出的电磁感应定律（1831年）指出,当一个线圈中电流i变化时,该电流产生的磁通量Φ也随之变化,因而在线圈绕组产生感应电势e,这种现象称为自感,产生的感应电势称为自感电势。变磁阻式传感器属于自感式传感器。这种形式的电感传感器也称为变气隙式电感传感器。它由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或其他合金制成,在铁芯和衔铁之间有气隙,气隙厚度为δ,被测部件与衔铁相连。
当被测部件移动时,就引起衔铁移动,气隙厚度δ随之发生改变,引起磁路中磁阻的变化,从而导致电感线圈的电感值变化,因此只要能测出电感量的变化,就能确定衔铁位移量的大小和方向,也就实现了对被测部件的测量。差动变隙式电感传感器由两个相同的电感线圈和磁路组成。测量时,衔铁与被测物体相连,当被测物体上下移动时,带动衔铁以相同的位移上下移动,两个磁回路的磁阻发生大小相等、方向相反的变化,一个线圈的电感量增加,另一个线圈的电感量减小,形成差动结构。
本文转载自掌工知，由365me编辑整理
相关问答
【 自感式传感器 与差动式电压传感器的异同?】作业帮[最佳回答]答:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是建立在电磁感应的基础上,都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等.不同点:结构上,自感式...
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...
自感式 电感 传感器 工作原理?怎么分类?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...
自感式传感器 的基本特性?自感式传感器有如下几个特点:①灵敏度比较好,目前可测0.1μm的直线位移,输出信号比较大、信噪比较好;②测量范围比较小,适用于测量较小位移;...自感式传感...
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...
自感式传感器 应用于哪些领域?自感式传感器可以应用于许多领域。在汽车工业中,它们可以用于测量车辆的速度、加速度和转向角度,以便提供准确的驾驶辅助功能。在医疗领域,自感式传感器可以...
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 式式传感器 介绍?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...
差动式电感 传感器 的工作原理?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...
比较差动变压器和 自感 差动变压器的灵敏度和线性度?差动变压器和自感差动变压器是电力系统中常用的保护装置。它们的灵敏度和线性度是评价其性能的重要指标。1.灵敏度:差动变压器的灵敏度较高,能够检测到较小的...