第4章電感式傳感器(已修改)
2025-08-01 10:49 本頁(yè)面
【正文】 第 4 章 電感式傳感器 第 4章 電感式傳感器 第一節(jié) 變磁阻式傳感器 第二節(jié) 互感式傳感器 第三節(jié) 電渦流式傳感器 第 4 章 電感式傳感器 第一節(jié) 變磁阻式傳感器 一、變隙式自感傳感器 結(jié)構(gòu)和工作原理 S1l1L1W23l2177。 ? ??1— 線 圈 ；2— 鐵芯 ( 定 鐵 芯 ) ；3— 銜鐵 ( 動(dòng) 鐵 芯 )S2第 4 章 電感式傳感器 MRNL 2?由磁路基本知識(shí)知，線圈自感為 N：線圈匝數(shù)； Rm：磁路總磁阻 (鐵芯與銜鐵磁阻和空氣隙磁阻 ) SSlSlRRRFM0222111 2????? ?????l1：鐵芯磁路總長(zhǎng)； l2：銜鐵的磁路長(zhǎng)； S：氣隙磁通截面積； S1：鐵芯橫截面積； S2：銜鐵橫截面積； μ1：鐵芯磁導(dǎo)率； μ2：銜鐵磁導(dǎo)率； μ0：真空磁導(dǎo)率， μ0=4π 107H／ m； δ：空氣隙厚度。 SRSlSlRF02221112????????第 4 章 電感式傳感器 由于自感傳感器的鐵芯一般在非飽和狀態(tài)下 ， 其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率 ， 因此鐵芯磁阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小 ， 所以上式可簡(jiǎn)化為 ??202 SNL ?????????????SSlSlNRNLM 022211122 2???? 由上式可見(jiàn) , 線圈匝數(shù)確定之后 , 只要?dú)庀堕L(zhǎng)度 δ和氣隙截面 S二者之一發(fā)生變化 , 傳感器的電感量就會(huì)發(fā)生變化。 因此 , 有變氣隙長(zhǎng)度和變氣隙截面電感傳感器之分 , 前者常用來(lái)測(cè)量線位移 , 后者常用于測(cè)量角位移。 第 4 章 電感式傳感器 設(shè)銜鐵處于起始位置時(shí) , 傳感器的初始?xì)庀稙?δ0。 初始電感為 20002NSL ???當(dāng)銜鐵向上移動(dòng) Δδ時(shí) , 傳感器的氣隙長(zhǎng)度將減少 , 即為 δ=δ0Δδ, 這時(shí)的電感量為 2002 ( )NSL ??????相對(duì)變化量為 0 0 0011LL???? ? ??? ? ???????輸出特性 第 4 章 電感式傳感器 當(dāng) 時(shí) , 可將上式展開(kāi)成級(jí)數(shù) 01??? ??2 2 30 0 0 0 0 0 0[ 1 ( ) ] ( ) ( )LL ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 同理 , 如銜鐵向下移動(dòng) Δδ時(shí) , 傳感器氣隙將增大 , 即為δ=δ0+Δδ, 電感量的變化量為 000L L L L ????? ? ? ? ??相對(duì)變化量為 230 0 0 0( ) ( )LL ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?第 4 章 電感式傳感器 可以看出 , 當(dāng)忽略高次項(xiàng)時(shí) , ΔL才與 Δδ成線性關(guān)系 。 當(dāng)然 , Δδ/δ0 越小 , 高次項(xiàng)迅速減小 , 非線性可得到改善 。 然而 , 這又會(huì)使傳感器的量程變小 。 所以 , 對(duì)輸出特性線性度的要求和對(duì)測(cè)量范圍的要求是相互矛盾的 , 一般對(duì)變氣隙長(zhǎng)度的傳感器 , 取 Δδ/δ0=~。 第 4 章 電感式傳感器 二、變面積自感傳感器 x a 鐵心與銜鐵間氣隙厚度忽略。 ? ? ? ?xablxAlRM ??? ??? ? ? ? ??????????????????axLlaxabNlxANRNxLM110222 ??第 4 章 電感式傳感器 三、螺管式自感傳感器 鐵 芯 位移 x 02l AxlAxlAxRM0000 22????????? ?0000222112lxLxlANRNxLM ?????? 傳感器工作時(shí)，因鐵芯在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化，引起螺管線圈自感值的變化。當(dāng)用恒流源激勵(lì)時(shí)，則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關(guān)。 第 4 章 電感式傳感器 四、差動(dòng)自感傳感器 sU??L1L2RoRooU?1 22131— 鐵 芯 ；2— 線 圈 ；3— 銜鐵變隙式差動(dòng)自
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