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8 电感式传感器 第一节 自感式传感器 第二节 互感式传感器 第三节 电涡流式传感器 第四节 压磁式传感器 8 电感式传感器 电感传感器的优点： （1）结构简单、可靠、测量压力小、寿命长； （2）分辨率高(位移变化，0.01μm，角度变化0.1O)； （3）重复性好，线性度优良（非线性误差可达0.05%～0.1%）； （4）输出信号强，不经放大的输出电压可达几十到几百毫伏。 缺点：存在交流零位信号，不适于高频动态信号测量。 第一节 自感式传感器 一、工作原理 第一节 自感式传感器 二、电感计算及特性分析 1．气隙型传感器 第一节 自感式传感器 第一节 自感式传感器 可采用线性特性方程 第一节 自感式传感器 为了减小非线性，可以利用两只完全对称的单个电感传感器合用一个活动衔铁，这样可构成差动式电感传感器，如差动式气隙电感传感器、差动螺管电感传感器等。其测量电路可使用非平衡电桥。 第一节 自感式传感器 2．螺管型电感传感器 第一节 自感式传感器 气隙式传感器的灵敏度较大，对电路的放大倍数要求低，但非线性严重，示值范围较小，一般用于微小位移的测量；而螺管型传感器的灵敏度较小，但线性范围较大，可用于较大位移的测量。 螺管式电感传感器的特点： (1) 结构简单，制造装配容易 (2) 由于空气隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低，但线性范围大 (3) 由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰 (4) 由于磁阻高，为了达到某一电感量，需要的线圈匝数多，因而线圈分布电容大 (5)要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其线性和确定性。 第一节 自感式传感器 三、转换电路和传感器灵敏度 （一）转换电路 主要有调幅、调频、调相电路 1.交流电桥 第一节 自感式传感器 第一节 自感式传感器 （2）当Q值很低时 电感线圈的电感远小于电阻，电感线圈相当于纯电阻的情况，交流电桥即为电阻电桥。此时输出电压为 第一节 自感式传感器 2.变压器电桥 第一节 自感式传感器 3.调频电路 第一节 自感式传感器 （二）传感器灵敏度 自感传感器的灵敏度是指传感器结构（测头）和转换电路综合在一起的总灵敏度。 传感器结构的灵敏度，即电感值相对变化与引起这一变化的衔铁位移之比 第一节 自感式传感器 传感器的灵敏度为 第一节 自感式传感器 四、影响传感器精度的因素分析 1.电源电压和频率的波动影响 电源电压的波动一般允许为5%～10%。 严格对称的交流电桥是能够补偿频率波动影响的 2.? 温度变化的影响 为了补偿温度变化的影响，在结构设计时要合理选择零件的材料（注意各种材料的膨胀系数之间的配合），在制造和装配工艺上应使差动式传感器的两只线圈的电气参数（电阻、电感、匝数）和几何尺寸尽可能取得一致。这样可以在对称电桥电路中能有效地补偿温度的影响。 3. 非线性特性的影响 除了采用差动式结构之外，还必须限制衔铁的最大位移量,对于变气隙的电感传感器，一般取Δδ=（0.1～0.2）δ0 第一节 自感式传感器 4.输出电压与电源电压之间的相差 采用相敏整流电路，以及传感器应有高Q值，一般Q值应不低于3～4 5.电桥的残余不平衡电压———零点残余电压 零点残余电压产生的原因有： (1)差动式两个电感线圈的电气参数以及导磁体的几何尺寸不可能完全对称； (2)传感器具有铁损即磁芯磁化曲线的非线性； (3)电源电压中含有高次谐波； (4)线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容； 零点残余电压的危害很大，会降低测量精度，削弱分辨力，易使放大器饱和。 第一节 自感式传感器 减小零点残余电压的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段。 为了消除电桥的零点残余电压，在差动电感电桥的电路中通常再接入两只可调电位器，当电压有零点残余电压时，可以反复调节两只电位器，使电桥实现平衡。 第一节 自感式传感器 第二节 差动变压器 将被测量转换为传感器的互感变化量的传感器称为互感传感器 一、工作原理 第二节 差动变压器 二、互感计算与特性分析 第二节 差动变压器 差动变压器的空载输出电压为 第二节 差动变压器 (1)磁芯处于中间平衡位置时 Ma=Mb=M UO=0 (2)磁芯上升时 Ma=M+ΔM,Mb=M-ΔM 第二节 差动变压器 螺管型差动变压器 第二节 差动变压器 第二节 差动变压器 提高差动变压器的灵敏度的途径： (1)提高线圈的Q值，为此可增大差动变压器的尺寸。一般线圈长度为直径的1.5-2.0倍为恰