4.1.1自感式传感器测量位移（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

●项目——位移检测 ● 任务——轴承滚柱直径检测 1 电感式传感器测量位移 ► 任务导入 ● 在装配轴承滚柱时，为保证轴承的质量，一般要先对滚柱的直径进行分选，各滚柱直径的误差在几个微米，因此要进行微位移检测。 ► 电感式传感器 ● 电磁感应：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，就会产生感应电动势，这种现象称为电磁感应。 电感式传感器测量位移 电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量转换成线圈电感（或互感系数）的变化的一种机电转换装置。 电感式传感器 输入的各种机械物理量如位移、振动、压力、应变、流量、比重等参数 电能量 自感式 互感式 3 ► 自感式传感器工作原理 自感式传感器 被测量 的变化 自感 L 的变化 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁性材料制成，其结构如图所示。在铁芯和衔铁之间有气隙，气自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁性材料制成，其结构如图所示。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。 ► 自感式传感器工作原理 δ 线圈 铁芯 衔铁 Δδ ● 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。 ● 铁芯和衔铁由导磁性材料制成。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。 ● 当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁性材料制成，其结构如图所示。在铁芯和衔铁之间有气隙，气自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁性材料制成，其结构如图所示。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。 ► 自感式传感器工作原理 δ 线圈 铁芯 衔铁 Δδ ► 自感式传感器工作原理 δ 线圈 铁芯 衔铁 Δδ 变气隙式 变截面积式 螺线管式 ► 自感式传感器工作原理 1. 变气隙式自感传感器 ● 基本工作原理： 力F将活动铁心（称为衔铁）往下按，毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。 电感式传感器测量位移 F 8 ► 自感式传感器工作原理 电感量与气隙厚度成反比 电感式传感器测量位移 √ 气隙厚度大，电感量变小，感抗小，线路电流大 √ 气隙厚度小，电感量变大，感抗大，线路电流小 ● 变隙式传感器灵敏度 ● 灵敏度与初始气隙厚度有关，呈非线性，为了保证一定的线性度，变气隙式自感传感器只能工作在一段很小的区域，因而只能用于微小位移的测量。为减小误差实际测量多采用差动形式。 ► 自感式传感器工作原理 ● 在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同。 电感式传感器测量位移 1. 变气隙式自感传感器——差动式自感式传感器 1-差动线圈 2-铁心 3-衔铁 4-测杆 5-工件 优点 优点 √ 可以改善线性 提高灵敏度 √ 温度变化、电源频率变化等的影响也可以进行补偿，从而减少了外界影响造成的误差 10 ► 自感式传感器工作原理 ● 在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同。 电感式传感器测量位移 1. 变气隙式自感传感器——差动式自感式传感器 ● 差动气隙式电感传感器由两个相同的电感线圈Ⅰ、Ⅱ和磁路组成，测量时， 衔铁通过导杆与被测位移量相连，当被测体上下移动时，导杆带动衔铁也以相同的位移上下移动，使两个磁回路中磁阻发生大小相等, 方向相反的变化，导致一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动形式。 ● 差动变隙式传感器灵敏度： 提高一倍 11 自感式传感器工作原理 2.变截面积式 自感传感器 ● 铁心与衔铁之间相对覆盖面积随被测量的变化面积改变，导致线圈的电感量发