测试技术第四章 常用传感器2.pptVIP

4.3 电感式传感 一、相关概念 1.磁场 （1）电流周围存在磁场： 1)直线电流的磁场方向判断： 用右手握导线，姆指指电流方向，四指指向为磁场方向。直线电流磁场的磁感线为以导线为圆心的同心圆，某一点场强方向为该点切线方向。 2)通电螺线管的磁场： 用右手握螺线管，四指指电流方向，姆指为磁场方向，螺线管中间部分为匀强磁场，在螺线管两端磁场最强。 3)磁现象的电本质： 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的，会用分子电流的概念解释磁现象。 （2）磁场对电流作用 1）磁感强度B： 表示磁场强弱的物理量，磁场强磁感强度大。磁感强度的单位：特斯拉，T，1T：通电导线与磁场垂直，长1米，通过电流强度为1安培，受到磁场作用力为1牛顿。磁感强度是矢量，其方向即为磁场方向。 2）磁场对电流作用、大小： F=BIL，通电导线垂直磁场方向，B单位为T，电流强度单位为A，导线长度单位为m，F 的单位为N。 方向：(左手定则)伸开左手，四指与姆指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心穿过，四指指电流方向，姆指指磁场对电流作用力方向。 若导线在磁场中运动，必须注意，导线运动的结果是否改变导线与磁场垂直的关系。当导线与磁场平行时，磁场对电流无力的作用。当导线与磁感强度方向成某一个角度时，应分解磁感强度为与导线垂直，与导线平行两个分量。判断受力方向时，让垂直导线分量从手心穿过，即可准确判断作用力方向。 3）磁通量： 穿过某一面积的磁感线的条数，叫穿过这个面积的磁通量，用φ表示。φ=BS。B应理解为磁通密度，密度越大磁场越强，磁感强度越大。磁通量的单位：韦泊，符号Wb。1Wb=1T×1m2。在使用φ=BS时，要求S⊥B，这样才能准确计算磁通量，但磁通量的定义中不要求B⊥S，应理解这种关系。 2.电磁感应 （1）电磁感应现象： 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应。 1）产生感应电流的条件： 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。当闭合电路中一部分导体切割磁感线时，闭合电路中就会产生感应电流，在这里必须注意电路是闭合的。 2）感应电流方向： 当导体切割磁感线时，闭合电路中感应电流方向应是：伸开右手，姆指与四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心穿过，姆指指导线切割磁感线的运动方向，四指指感应电流方向。 （2）感应电动势，在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，用ei表示。 1）感应电动势产生条件： 不管电路是否闭合，只要电路中磁通量发生变化就会产生感应电动势，当电路中部分电路做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电动势。产生感应电动势的部分电路，就相当电源。 2）感应电动势的大小： 法拉第电磁感应定律：在一闭合回路上产生的感应电动势与通过回路所围面积的磁通量对时间的变化率成正比。 3）感应电动势的方向： 楞次定律：闭合回路感应电流形成的磁场关系抵抗产生电流的磁通量变化 用判断感应电流的方向的方法，只是四指所指的方向为高电势的方向。如图3所示，金属棒MN中感应电流方向是由N指向M，则M为高电势，N为低电势，MN相当电源，MN的电阻r为内阻，由R和导轨组成的电路为外电路，在外电路电流是M→R→N，MN两点间电压为路端电压，r上的电压为内电压。 3.自感现象： 1）自感现象： 由于导体本身的电流发生变化，而产生的电磁感应现象。自感现象的本质也是电磁感应。因此应按电磁感应的规律处理自感电动势的问题，自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。 2）自感系数： 又称自感或电感。用L表示。L与线圈的形状、长短、匝数等因素有关。线圈越粗、越长，匝数越密，自感系数L越大。单位：亨利，符号H。线圈中电流1秒钟改变1安培，产生感应电动势为1伏，自感系数L为1H。1毫亨：1mH=10-3 H，1微亨：1uH=10－6 H。 4.互感现象 （1）互感现象：一个回路的电流发生变化时，在另外一个回路中激发感应电动势的现象称为互感现象，该电动势称为互感电动势。 （2）互感系数：理论和实际都证明M12=M21=M 式中：M定义为互感系数，或互感。M与回路的大小、形状、磁介质及二者相对位置有关。在SI单位制中，M单位为H。 （3）互感电动势与M意义 由法拉第电磁感应定律知， 当回路大小、形状、磁介质、线圈相对位置不变时，M=cost 1.定义： 是把被测量转化为电感量的一种装置。 2.工作原理： 基于电磁感应原理。 3.感测量： 位移、振动、压力、应变、流量、比重等。 4.种类： 根据转换原理，分自感式和互感式两种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。 5.优点： ①结构简单、可靠，测量力小 衔铁为0.5～200×10-5N时，磁吸力为(1～10)×10-5N。 ②分辨力高 机械位移