自感式傳感器類型：電感式傳感器
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電感式傳感器
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本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
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。
電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來實(shí)現(xiàn)非電量電測的一種裝置。利用電感式傳感器，能對位移、壓力、振動(dòng)、應(yīng)變、流量等參數(shù)進(jìn)行測量。它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強(qiáng)及測量精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。它的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)較慢，不宜于快速動(dòng)態(tài)測量，而且傳感器的分辨率與測量范圍有關(guān)，測量范圍大，分辨率低，反之則高。
[1]
中文名
電感式傳感器
外文名
Inductance Type Transducer
應(yīng)用學(xué)科
物理
自感式
變磁阻式傳感器
互感式
差動(dòng)變壓器式傳感器
目錄
1
裝置簡介
2
工作原理
3
裝置分類
4
裝置應(yīng)用
5
優(yōu)缺點(diǎn)
6
產(chǎn)品選購
7
產(chǎn)品要求
電感式傳感器裝置簡介
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語音
電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理將被測非電量如位移、壓力、流量、 振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化, 再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單, 工作可靠, 測量精度高, 零點(diǎn)穩(wěn)定, 輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn), 其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測量范圍相互制約, 傳感器自身頻率響應(yīng)低, 不適用于快速動(dòng)態(tài)測量。電感式傳感器種類很多，常見的有自感式傳感器，互感式傳感器和電渦流式傳感器三種。
電感式傳感器工作原理
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語音
電感式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)。它是把被測量如位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。按照轉(zhuǎn)換方式的不同，可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動(dòng)變壓器式）兩種
[2]
。變磁阻式傳感器
圖1
當(dāng)一個(gè)線圈中電流i變化時(shí)，該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化，因而在線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢e，這種現(xiàn)象稱之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢稱為自感電勢。變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。特點(diǎn)：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對待測信號(hào)的放大倍數(shù)要求低。但是受氣隙δ寬度的影響，該類傳感器的測量范圍很小。可變磁阻式傳感器自感自感L與氣隙δ成反比，而與氣隙導(dǎo)磁截面積S0成正比。靈敏度S與氣隙長度δ的平方成反比，δ愈小，靈敏度S愈高。為了減小非線性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，一般取。這種傳感器適用于較小位移的測量，一般約為0.001～1 mm。差動(dòng)變壓器式傳感器互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測位移量轉(zhuǎn)換成線圈互感的變化。由于常采用兩個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)式，故又稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示，則輸出值只能反應(yīng)鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；同時(shí)，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零。因此，差動(dòng)變壓器式傳感器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵芯位移極性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。
圖2
把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等。變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。圖2中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感。電渦流式傳感器
圖3
金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。 根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流I1時(shí)，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場H1，使置于此磁場中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2，I2又產(chǎn)生新的交變磁場H2。
電感式傳感器裝置分類
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語音
電感式傳感器分為 3 種類型：改變氣隙厚度 δ 的自感傳感 器，即變間隙式電感傳感；改變氣隙截面 S 的自感傳感器，即 變截面式電感傳感器；同時(shí)改變氣隙厚度 δ 和氣隙截面 S 的自 感傳感器，即螺管式電感傳感器。變間隙型電感傳感器這種傳感器的氣隙 δ 隨被測量的變 化而改變，從而改變磁阻。 它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增 大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧． δ 一般取在 0． 1 ～ 0． 5 毫 米之間。改變面積型電感傳感器這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的 相對覆蓋面積( 即磁通截面) 隨被測量的變化而改變，從而改 變磁阻． 它的靈敏度為常數(shù)，線性度也很好。 螺管插鐵型電感傳感器。 它由螺管線圈和與被測物體相連 的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻 的變化。 銜鐵隨被測物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳 感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作。螺管插鐵型電感傳感器它由螺管線圈和與被測物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作。
電感式傳感器裝置應(yīng)用
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語音
傳感器作為采集和獲取信息的工具，對系統(tǒng)的自動(dòng)化檢測和質(zhì)量監(jiān)測起著重要作用。電感式傳感器是一種互感式電感傳感器，它可將微小的機(jī)械量，如位移、振動(dòng)、壓力造成的長度、內(nèi)徑、外徑、不平行度、不垂直度、偏心、橢圓度等非電量物理量的幾何變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的微小變化，轉(zhuǎn)化為電參數(shù)進(jìn)行測量，是一種靈敏度較高的傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、輸出功率大、抗阻抗能力強(qiáng)、對工作環(huán)境要求不高、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種工程物理量檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)中
[3]
。比如:用電感式位移傳感器提高軸承制造的精度；用電感測微儀測量微小精密尺寸的變化；實(shí)現(xiàn)液壓閥開口位置的精準(zhǔn)測量；用于設(shè)計(jì)智能紡織品的柔性傳感器；用電感傳感器原理的孔徑錐度誤差測量儀；用電感傳感器檢測潤滑油中磨粒；用電感傳感器監(jiān)測吊具導(dǎo)向輪等等
[4]
。電感傳感器還可用作磁敏速度開關(guān)、齒輪齡條測速等，該類傳感器廣泛應(yīng)用于紡織、化纖、機(jī)床、機(jī)械、冶金、機(jī)車汽車等行業(yè)的鏈輪齒速度檢測，鏈 輸送帶的速度和距離檢測，齒輪齡計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速表及汽車防護(hù)系統(tǒng)的控制等。另外該類傳感器還可用在給料管系統(tǒng)中小物體檢測、物體噴出控制、斷線監(jiān)測、小零件區(qū) 分、厚度檢測和位置控制等。電感式位移傳感器利用導(dǎo)線制成特定的線圈繞組，根據(jù)其位移量的變化而使繞組線圈的白感量或是互感量發(fā)生變化來進(jìn)行位移測量，因此根據(jù)其轉(zhuǎn)換原理電感式位移傳感器可分為自感型和互感型兩大類。電感式位移傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)科科學(xué)技術(shù)上，尤其是在白動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)械加工與測量行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛
[5]
。
電感式傳感器優(yōu)缺點(diǎn)
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語音
電感式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1) 結(jié)構(gòu)簡單，可靠；(2) 靈敏度高，最高分辨力達(dá)0.1μm ；(3) 測量精確度高，輸出線性度可達(dá)±0.1% ；(4) 輸出功率較大，在某些情況下可不經(jīng)放大，直接接二次儀表。其缺點(diǎn)是：(1) 傳感器本身的頻率響應(yīng)不高，不適于快速動(dòng)態(tài)測量；(2) 對激磁電源的頻率和幅度的穩(wěn)定度要求較高;(3) 傳感器分辨力與測量范圍有關(guān)，測量范圍大，分辨力低，反之則高。
電感式傳感器產(chǎn)品選購
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語音
(1) 方案選擇在選擇方案之前應(yīng)首先弄清給定的技術(shù)指標(biāo)，如示值范圍、示值誤差、分辨力、重復(fù)性誤差、時(shí)漂、溫漂、使用環(huán)境等。(2) 鐵心材料的選擇鐵心材料選擇的主要依據(jù)是要具有較高的導(dǎo)磁系數(shù)，較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和較小的磁滯損耗，剩磁 和矯頑磁力 都要小。另外，還要求電阻率大，居里點(diǎn)溫度高，磁性能穩(wěn)定，便于加工等。常用導(dǎo)磁材料有鐵氧體、鐵鎳合金、硅鋼片和純鐵。(3)電源頻率的選擇提高電源頻率有下列優(yōu)點(diǎn)：能提高線圈的品質(zhì)因數(shù)；靈敏度有一定的提高；適當(dāng)提高頻率還有利于放大器的設(shè)計(jì)。但是，過高的電源頻率也會(huì)帶來缺點(diǎn)，如鐵心渦流損耗增加；導(dǎo)線的集膚效應(yīng)等會(huì)使靈敏度減低；增加寄生電容（包括線圈匝間電容）以及外界干擾的影響。
電感式傳感器產(chǎn)品要求
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語音
1、檢測距離的衰減性。滑翹為鐵質(zhì)，適合電感式傳感器檢測；而滑翹被測部分的尺寸略小于標(biāo)準(zhǔn)檢測物尺寸（標(biāo)準(zhǔn)被測物尺寸為3倍額定檢測距離，此應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)為120*120mm），這樣的話就會(huì)有一定的衰減。2、現(xiàn)場抗干擾能力。這個(gè)是不容忽視的問題，普通電感式傳感器容易被電機(jī)或變頻器干擾，很多技術(shù)人員只對在此附近的應(yīng)用選擇相應(yīng)強(qiáng)抗電磁干擾的傳感器。但在汽車制造車間，廠房大，現(xiàn)場技術(shù)人員習(xí)慣使用對講機(jī)溝通，尤其是邊走邊用對講機(jī)對話時(shí)，會(huì)不經(jīng)意的靠近傳感器，導(dǎo)致短暫失效。3、安裝方面。隨著電感式傳感器的普及，傳感器不僅僅在電氣性能方面有所提升，其機(jī)械方面的設(shè)計(jì)也越來越人性化。要在最大程度的實(shí)現(xiàn)人性化安裝。減少了多種近似產(chǎn)品的備貨和減少了安裝、維護(hù)的時(shí)間。4、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。在車廠的使用中，要杜絕任何油污、塵污的侵蝕。另外，滑翹經(jīng)過軌道時(shí)，震動(dòng)是長期存在的，優(yōu)異的抗震動(dòng)性同樣是有著非常重要的作用
[6]
。
B
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電感式傳感器具有哪些顯著特點(diǎn)？
電感式傳感器是利用線圈自感或互感的改變來實(shí)現(xiàn)測量的一種裝置，被大量應(yīng)用在各行各業(yè)，特別是機(jī)床行業(yè)和汽車制造等行業(yè)。電感式傳感器通常由振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路三大部分組成。其結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)電觸點(diǎn)，工作壽命長，而且靈敏度和分辨力高，輸出信號(hào)強(qiáng)。線性度和重復(fù)性都比較好，能...
2020-11-200
長江傳感
上海長江電氣設(shè)備集團(tuán)有限公司官方帳號(hào)
電感式傳感器在數(shù)控切割機(jī)中割炬定位及防碰撞保護(hù)的應(yīng)用
數(shù)控切割機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域在生產(chǎn)制造過程中的重要設(shè)備，更是型鋼、鋼板及鋼管熱切割中的必要工序。從早期替代手工下料，到現(xiàn)在完全依賴數(shù)控切割機(jī)。這類技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械、冶金、化工、造船和橋梁等行業(yè)帶來了巨大的生產(chǎn)力，如今已很難想象沒有數(shù)控切割機(jī)的場景。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化不斷的發(fā)展，等離子...
2020-10-231
參考資料
1.
祝詩平．傳感器與檢測技術(shù)：北京大學(xué)出版社，中國林業(yè)出版社，2006年：114
2.
電感式傳感器原理
．大比特商務(wù)網(wǎng)[引用日期2015-06-30]
3.
電感式傳感器應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線
．中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)[引用日期2013-06-21]
4.
陳宏. 電感式傳感器最佳工作條件[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2016,03:32-36+55.
5.
秦亮亮. 開關(guān)電感式位移傳感器的研究與設(shè)計(jì)[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.
6.
陳杰．傳感器與檢測技術(shù)：高等教育出版社，2002.8：45
自感式傳感器類型：電感式傳感器的類型及特點(diǎn)解析
描述
電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí) 現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量 的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。
常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí) 際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。
變間隙型電感傳感器 這種傳感器的氣隙δ隨被測量的變化而改變，從而改變磁阻。它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧。δ一般取在 0.1～0.5毫米之間。
變面積型電感傳感器 這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對覆蓋面積（即磁通截面）隨被測量的變化而改變，從而改變磁阻。它的靈敏度為常數(shù)，線性度也很好。
螺管插鐵型電感傳感器 它由螺管線圈和與被測物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳感器的量 程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作。
電感式傳感器的特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)簡單，傳感器無活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長。
（2）靈敏度和分辨力高，能測出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般 每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。
（3）線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá) 0.05%“0.1%。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低， 不宜快速動(dòng)態(tài)測控等缺點(diǎn)。 電感式傳感器種類很多，常見的有自感式，互感式和渦流式三種。
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自感式傳感器類型：電感式接近傳感器的三種類型介紹
原標(biāo)題：電感式接近傳感器的三種類型介紹
1、變磁阻式
電磁感應(yīng)定律(M.法拉第1831年當(dāng)一個(gè)線圈中電流i變化時(shí)該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化因而在線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢e)，這種現(xiàn)象稱之為自感.產(chǎn)生的感應(yīng)電勢稱為自感電勢。
變磁阻式接近傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示.它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成.鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成在鐵芯和銜鐵之間有氣隙氣隙厚度為δ傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連.當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，，，，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化因此只要能測出這種電感量的變化就能確定銜鐵位移量的大小和方向。
特點(diǎn)變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度這樣對待測信號(hào)的放大倍數(shù)要求低.但是受氣隙δ寬度的影響該類傳感器的測量范圍很小。
2、差動(dòng)變壓器式接近傳感器
把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器.這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。
差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等。
3、電渦流式接近傳感器
金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流這種電流像水中旋渦一樣在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。
根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流i1時(shí)線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場h1使置于此磁場中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流i2 i2又產(chǎn)生新的交變磁場h2。返回搜狐，查看更多
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自感式傳感器類型：自感式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用
自感式傳感器的特點(diǎn)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1.靈敏度比較好，目前可測0.1um的直線位移，測量范圍比較小，適用于測量比較小的位移。2.輸出信號(hào)比較大，信噪比較好，存在非線性。3.具有較大的電磁吸力，消耗功率比較大（尤其是單極電感式接近開關(guān)）4.工藝要求不高，容易加工自感式接近開關(guān)是被廣泛采用的一種電磁機(jī)械式傳感器，除了可以直接用于測量直線位移，角位移的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)量外，還可以它為基礎(chǔ)，做成多種用途的傳感器，用以測量力，壓力，轉(zhuǎn)距等物理量。氣體壓力的自感式傳感器他是用改變空氣奚長度的自感式傳感器為基礎(chǔ)組成的傳感器。其中感受氣體壓力的原件為膜盒，傳感器測量壓力的范圍有膜盒的剛度決定。這種傳感器適用于測量精度要求不高的場合和報(bào)警系統(tǒng)中。
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