第3章变磁阻式传感器

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3变磁阻式传感器

学习目标课程内容

3.1传感器线圈的电气参数分析 3.2自感式传感器 3.3互感式传感器

变磁阻式传感器

典型例题课后作业

3.4电感式传感器的应用 3.5电涡流式传感器

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3变磁阻式传感器学习目标本章重点 电感式传感器、电涡流传感器的原理及应用

本章难点 电感式传感器的测量电路

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3变磁阻式传感器变磁阻式传感器(Variable Reluctive Transducer)是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感(自感或互感)变化来检测非电量的机电转换装置，常用来测量位移、振动、力、应检测非电量的机电转换装置，常用来测量位移、振动、力、应变、流量、密度等物理量。

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3变磁阻式传感器

结构简单可靠，灵敏度高结构简单可靠，灵敏度高

优点

缺点

传感器本身的频率响应不传感器本身的频率响应不高，不适于快速动态测量高，不适于快速动态测量

测量精确度高，输出线测量精确度高，输出线性度可达±0.1%性度可达± 0.1%性度可达±性度可达±

对激磁电源的频率和幅度对激磁电源的频率和幅度的稳定度要求较高的稳定度要求较高

输出功率较大，在某些输出功率较大，在某些情况下可不经放大，直情况下可不经放大，直接接二次仪表。接接二次仪表。

传感器分辨力与测量范围传感器分辨力与测量范围有关，测量范围大，分辨有关，测量范围大，分辨力低，反之则高力低，反之则高

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3变磁阻式传感器电感传感器的基本工作原理演示

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当铁心的气隙较大时，线圈的电感量L和感抗较小，所以电流较大。当铁心闭合时，电感变大，电流减小。5

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3.1传感器线圈的特性分析

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3.1传感器线圈的特性分析电感传感器是一个带铁心的可变电感，由于线圈的铜耗、铁心的涡流损耗、磁滞损耗以及分布电容的影响，它并非呈现纯电感。传感器线圈的等效电路：线圈铜耗电阻线圈铜耗电阻线圈的线圈的寄生电容寄生电容

磁滞损耗电阻磁滞损耗电阻线圈电感线圈电感7

铁心涡流损耗电阻铁心涡流损耗电阻

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3.1传感器线圈的特性分析1.线圈电感L根据对电感的定义，线圈中电感量可由下式确定：

ψ Wφ L== I I式中：Ψ——线圈总磁链； I——通过线圈的电流；——线圈总磁链；——通过线圈的电流；——线圈的匝数；——穿过线圈的磁通。 W——线圈的匝数；φ——穿过线圈的磁通。由磁路欧姆定律，得φ= IW

Rm

Rm—磁路总磁阻

L= W/ Rm8

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3.1传感器线圈的特性分析当线圈具有闭合磁路时

L= W 2/ RF

RF——导磁体总磁阻——导磁体总磁阻

当线圈磁路具有小气隙时

L= W 2/ Rδ

——气隙总磁阻 Rδ——气隙总磁阻

为分析方便，将各种形式的线圈电感用统一的式子表达：

L= W/ Rm= W µ0µe S/ lµe为磁路等效磁导率， S为磁通截面积， l为磁路长度µ0为真空磁导率9

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3.1传感器线圈的特性分析

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3.1传感器线圈的特性分析

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3.2自感式传感器工作原理与输出特性自感式传感器实质上是一个带气隙的铁心线圈。按磁路几何参数变化形式的不同

按磁路的结构型式

按组成方式

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3.2自感式传感器变气隙式自感传感器  1.变气隙式自感传感器由于变气隙式传感器的气隙通常较小，可以认为气隙磁场是均匀的，若忽略磁路铁损，则传感器的磁路总磁阻为

l1 l2 2δ Rm=++µ1 S1µ2 S 2µ0 S l1, l2——铁心和衔铁的磁路长度(m);——铁心和衔铁的磁路长度铁心和衔铁的磁路长度( S1, S2——铁心和衔铁的截面积(m2); ——铁心和衔铁的截面积铁心和衔铁的截面积(µ1,µ2——铁心和衔铁的磁导率(H/m) ——铁心和衔铁的磁导率铁心和衔铁的磁导率(——气隙磁通截面积气隙磁通截面积(和气隙总长( S,δ——气隙磁通截面积(m2)和气隙总长(m)13

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3.2自感式传感器一般情况下µ1=µ2>>µ0W 2µ0 S l1 l2 2δ 2δ 2 L= W/ Rm= W/ (++ )≈W/=µ1 S1µ 2 S 2µ0 Sµ0 S 2δ2 2

变气隙式传感器的工作原理：当铁心、衔铁的材料和结构与变气隙式传感器的工作原理：当铁心、衔铁的材料和结构与线圈匝数确定后，若保持S不变，则L即为δ的单值函数 

W 2µ0 S dL灵敏度 K== δ dδ 2δ …… 此处隐藏：707字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……