电感式传感器的工作原理图解

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。

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。

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

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。