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電感傳感器的工作原理：電感傳感器工作原理

電感式傳感器的工作原理是電磁感應，利用線圈自感或互感系數的變化來實現非電量電測，把被測量如位移、壓力、振動、應變、流量等參數轉換為電感量變化。 電感式傳感器分為3種類型： 1、改變氣隙厚度δ的自感傳感器，即變間隙式電感傳感，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。 2、改變氣隙截面S的自感傳感器，即變截面式電感傳感器，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，線性度也很好。 3、同時改變氣隙厚度δ和氣隙截面S的自感傳感器，即螺管式電感傳感器。它是由螺管線圈和與被測物體相連的柱型銜鐵構成，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時改變了線圈的電感量。
擴展資料
電感式傳感器的優缺點
一、電感式傳感器優點 1、結構簡單，可靠。 2、靈敏度高，最高分辨力達0.1μm。 3、測量精確度高，輸出線性度可達±0.1% 。 4、輸出功率較大，在某些情況下可不經放大，直接接二次儀表。
二、電感式傳感器缺點 1、傳感器本身的頻率響應不高，不適于快速動態測量。 2、對激磁電源的頻率和幅度的穩定度要求較高。 3、傳感器分辨力與測量范圍有關，測量范圍大，分辨力低，反之則高。 參考資料來源：搜狗百科—電感式傳感器。
參考文獻
電感式傳感器是利用金屬導體和交變電磁場的互感原理。位于傳感器前端的檢測線圈產生高頻磁場，當金屬物體接近該磁場，金屬物體內部產生渦電流，導致磁場能量衰減，當金屬物體不斷靠近傳感器感應面，能量的被吸收而導致衰減，當衰減達到一定程度時，觸發傳感器開關輸出信號，從而達到非接觸式之檢測目的。

有關電感式傳感器的工作原理，電感式傳感器又稱自感式傳感器或可變磁阻式傳感器，它是由鐵心1、線圈2和銜鐵3所組成，傳感器的運動部分與銜鐵相連，運動部分產生位移時，空氣隙厚度δ產生變化，電感值發生變化。
電感式傳感器的工作原理
電感式傳感器也稱為自感式傳感器或可變磁阻式傳感器。
圖6‐1為自感式傳感器原理圖，它是由鐵心1、線圈2和銜鐵3所組成。線圈是套在鐵心上的。在鐵心和銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為δ。傳感器的運動部分與銜鐵相連，運動部分產生位移時，空氣隙厚度δ產生變化，從而使電感值發生變化。
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1、電感式傳感器
由電工學可知，線圈的電感值可按下式計算：L=N2/ Rm
式中，N為線圈的匝數;Rm為磁路的總磁阻。如不考慮鐵損，且氣隙δ較小時，其總磁阻由鐵心與銜鐵的磁阻Rc和空氣隙的磁阻Rδ兩部分組成，即Rm=Rc+Rδ=l/μS+2δ/μSo
式中，l為鐵心和銜鐵的磁路長度; μ為鐵心和銜鐵的導磁率;S為鐵心和銜鐵的橫截面積;S0為空氣隙的導磁橫截面積;δ為氣隙長度; μ為空氣隙的導磁率。
當鐵心材料和線圈匝數確定后，電感L與導磁橫截面S0成正比，與氣隙長度δ成反比。如果通過被測量改變S0和δ，則可實現位移與電感間的轉換，這就是電感傳感器的工作原理。
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器;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。
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改變氣隙δ的自感傳感器的輸出特性如圖6‐所示，其L和δ呈雙曲線關系，其靈敏度為
由上式可知，在δ小的情況下，具有很高的靈敏度，故傳感器的初始間隙δ0之值不能過大，通常δ0=0.1～0.5mm。為了使傳感器有較好的線性輸出特性，必須限制測量范圍，銜鐵的位移一般不能超過(0.1～0.2)δ0，這種傳感器多用于微小位移測量。由式(6‐)可知，改變氣隙截面積S的自感傳感器的輸出特性如圖6‐所示，其L和S0呈線性關系，其靈敏度為
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2、電感式傳感器
這種傳感器在改變截面時，其銜鐵行程受到的限制小，故測量范圍較大。又因銜鐵易做成轉動式，故多用于角位移測量。
螺管式電感傳感器，由于磁場分布不均勻，故從理論上來分析較困難。由實驗可知，其輸出特性為非線性關系，且靈敏度較前兩種形式低，但測量范圍廣，且結構簡單，裝配容易，又因螺管可以做得較長，故宜于測量較大的位移。

電感傳感器的工作原理：電感式傳感器的工作原理

電感式傳感器通常用于測量位置或速度，尤其是在惡劣環境中。感應位置感測中使用的術語和技術可能令人困惑。
感應式位置和速度傳感器有許多形狀，尺寸和設計。可以說所有電感式傳感器都使用變壓器原理工作，它們都使用基于交流電流的物理現象。這是邁克爾·法拉第在19世紀30年代首次觀察到的，當時他發現第一個載流導體可以“誘導”電流流入第二個導體。法拉第的發現構成了現代電動機，發電機的基礎，當然還有用于位置和速度測量的電感式傳感器。
電感式位置和速度傳感器包括簡單的接近開關，可變電感傳感器，可變磁阻傳感器，同步器，旋轉變壓器，旋轉和線性可變差動變壓器（RVDT和LVDT），以及新一代感應編碼器（有時稱為扼流圈）。
電感式傳感器的類型
在簡單接近（或“接近”）傳感器中，電源使交流電流在線圈中流動（有時稱為環路，線軸或繞組）。當導電或導磁目標（例如鋼盤）接近線圈時，這會改變線圈的阻抗。當閾值通過時，這充當目標接近的信號。接近傳感器通常用于檢測金屬目標的存在或不存在，并且輸出通常模擬開關。這種類型的電感式傳感器通常用于傳統開關可能存在問題的地方 - 特別是在存在大量污垢或水的地方。下次您登上飛機時，您會看到許多電感式接近傳感器，或者在登機時看一下起落架。
可變電感傳感器和可變磁阻傳感器通常產生與導電或可透磁靶（通常為鋼桿）相對于線圈的位移成比例的電信號。與接近傳感器一樣，當線圈通過交流電通電時，線圈的阻抗根據目標的位移而變化。這種傳感器通常用于測量氣動或液壓油缸中活塞的位移。活塞可以布置成越過傳感器線圈的外徑。
Synchros是另一種形式的感應式位置傳感器，它們測量線圈相對于彼此移動時的感應耦合。同步通常是旋轉的并且需要電連接到傳感器的移動和靜止部分（通常稱為轉子和定子）。它們具有極高的精度，可用于工業計量，雷達天線和望遠鏡。Synchros的價格非常昂貴且越來越少見，大多數都被（無刷）旋轉變壓器所取代。這些是感應位置檢測器的另一種形式，但電連接僅對定子上的繞組進行。
LVDT，RVDT和旋轉變壓器測量線圈之間電感耦合變化的位置，通常稱為初級和次級繞組。傳感器的初級繞組將能量耦合到次級繞組中，但耦合到每個次級繞組中的能量比率與可透磁目標的相對位移成比例地變化。在LVDT中，這通常是穿過繞組孔的金屬桿。在RVDT或旋轉變壓器中，它通常是成形轉子或極靴，其相對于圍繞轉子周邊布置的繞組旋轉。LVDT和RVDT的典型應用包括航空航天副翼，發動機和燃油系統控制中的液壓伺服系統。旋轉變壓器的典型應用包括無刷電動機換向。
感應位置傳感器的顯著優點是相關的信號處理電路不需要位于傳感器線圈附近。這允許傳感線圈位于惡劣的環境中，否則可能會妨礙其他技術 - 例如磁傳感器或光學編碼器 - 因為它們需要相對精細的硅基電子設備位于傳感點。
電感式傳感器應用
感應式位置傳感器具有長期記錄，可在惡劣條件下可靠運行。因此，它們通常是安全相關，安全關鍵或高可靠性應用的自動選擇。這種應用在軍事，航空航天，鐵路和重工業部門中很常見。
這種良好聲譽的原因與基本物理和操作原理有關，它們通常獨立于：
移動電觸點
溫度
濕度，水和冷凝
污垢，油脂，砂礫和沙子等異物。
電感式傳感器的優點和缺點
由于基本操作元件（纏繞線圈和金屬部件）的性質，大多數感應式位置傳感器非常堅固。鑒于其良好的聲譽，一個顯而易見的問題是“為什么電感式傳感器不能更頻繁地使用？” 原因是他們的身體健壯性既是力量也是弱點。電感式傳感器往往精確，可靠，堅固，但體積大，體積大，重量大。對精密纏繞線圈的需求也使其生產成本高昂 - 尤其是高精度設備。除了簡單的接近傳感器之外，更復雜的電感式傳感器對于更主流的應用來說非常昂貴。
電感式傳感器相對稀缺的另一個原因是設計者難以指定。這是因為每個傳感器通常需要單獨指定和購買相關的AC生成和信號處理電路。反過來，這需要模擬電子學的重要技能和知識。由于年輕的工程師傾向于專注于數字電子，他們將傾向于采用替代的，更加數字化的方法。
新一代 - 感應編碼器或編碼器
新一代電感式傳感器近年來已進入市場，并在傳統和更主流的領域中享有越來越高的聲譽。這種新一代的電感式傳感器的通常被稱為感應編碼器或“INCODER”（的混合物 在 ductive和連接編碼器）。該方法使用與傳統設備相同的基本物理，但使用印刷電路板和現代數字電子設備，而不是笨重的變壓器和模擬電子設備。該方法非常優雅，開辟了電感式傳感器的應用范圍，包括2D和3D傳感器，短距離（<1mm）線性器件，曲線幾何形狀和高精度角度編碼器，包括小型旋轉編碼器和大型旋轉編碼器。 PCB的使用使得傳感器可以印刷到薄的柔性基板上，這也可以消除對傳統電纜和連接器的需求。這種方法的靈活性 - 無論是在物理上還是從為OEM提供定制設計的能力 - 都是一個很大的優勢。 與傳統的電感式傳感器一樣，該方法可在惡劣環境中提供可靠和精確的測量。還有一些重要的優點： 降低成本 提高準確性 減輕重量 簡化機械工程，例如，根除軸承，密封件和襯套。 緊湊的尺寸 - 與傳統的LVDT相比，特別是行程長度。 簡化電氣接口 - 通常是直流電源和絕對數字信號。 傳統LVDT（頂部）和Zettlex線性傳感器（中間）的圖像。以下規模。 上圖中很好地說明了這一點 - 展示了傳統的150mm行程LVDT及其新一代替代品，它是為線性執行器制造商生產的。與“之前”和“之后”節食照片的相似之處顯而易見。當考慮到新一代設備還包括相關的信號生成和處理電路（未示出傳統的LVDT）時，這得到了加強。相比之下，UNIVO提供的設備有以下幾個優點： 精度提高10倍以上 重量減輕95％ 占用體積減少75％ 節省50％的成本 直接生成數字數據 - 從而消除了模數轉換的需要。

電感傳感器的工作原理：電感式傳感器的工作原理_1

硬件型號：圣億新 CBE04電容式傳感器
系統版本：傳感器系統

電感式傳感器（ inductance type transducer ）是利用電磁感應把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，實現非電量到電量的轉換。
電感式傳感器具有結構簡單、動態響應快、易實現非接觸測量等突出的優點，特別適合用于酸類，堿類，氯化物，有機溶劑，液態CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位測量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業中應用廣泛。

電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關電路以及放大輸出電路；振蕩器產生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流，從而導致金屬震蕩器衰減，以至停振；振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。

電感傳感器的工作原理：電感式壓力傳感器工作原理

　　電感式壓力傳感器工作原理
　　電感式壓力也稱變磁阻式壓力傳感器，它是在壓力作用下使銜鐵他移（見圖7—16）使線圈的電感發生變化而工作的。根據其結構形式的不同，可以分為變閉隙式和螺管式兩種。
　　圖7—16為變間隙電感式壓力傳感器原理圖。它由鐵芯、銜鐵和線圈組成。線圈繞在鐵芯上，鐵芯和銜鐵都由硅鋼片以玻莫合金等導磁材料制成，可以是整體的，也可以是迭片的、銜鐵與鐵芯之間的氣隙距離為d，由物理學可知，此線圈的電感為

　　當被測壓力p作用于銜鐵上，他之移動對，氣隙距離d改變，氣隙中的磁阻發電變比。從小引起線圈電感的改變。因此，可以通過測量線湖電感的哎化米確定壓力的大小。
　　在線圈的中心部分插入一個鐵芯，就成了螺管式電感傳感器，如圖7—17所示。當鐵芯在被測壓力p作用下沿抽向移時，線圈的電感就發生變化。

　　將兩只簡單電感器完全劉稱配置，臺用一個活動銜鐵（或鐵芯），便構成了改動式電感傳感器，如圖7一18所示。其中（a）為變間隙式差動電感壓力傳感器的原理圖; （b）為螺管式差動電感壓力傳感器的原理圖。當銜鐵〔或鐵芯）處于中間位置時，兩線圈的電感相等，l1=l2，負載電阻zl上沒電流通過。當銜鐵移動時。一個電感器的氣隙增大，另一個則礎小，從而使一個線國的電感值減小，而另一個增大，即l1不等l2，于是在負載電阻zl 上就有電流，而有電壓輸出。銜鐵移動的方向相反，輸出電壓的極性也反向。這樣就可根據輸出電壓的大小和極性確定被測壓力的大小及方向（即正壓或負壓）。
　　差動式與簡單的電感傳感器相比有許多優點，它可提高線性墳、靈敏度，減小環境溫度變動引起的誤差等等.
　　壓力傳感器的四種類型
　　壓力傳感器分為四種型號，即 電阻 應變式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器和電感式壓力傳感器。其中：
　　電阻應變式壓力傳感器，主要是通過電阻應變片感應傳感器內的彈性敏感元件在外壓作用下的變形來實現工作的。此類壓力傳感器有分為膜片式壓力傳感器、膜片-應變筒式壓力傳感器和應變筒式壓力傳感器三種，其中，膜片式壓力傳感器主要是在低壓力測量中應用，膜片-應變筒式壓力傳感器主要是在中等壓力測量中應用，應變筒式壓力傳感器則主要是在高壓力測量時使用;
　　壓阻式壓力傳感器，主要采用了集成電路擴散工藝制作電阻感應裝置，再加上使用更加靈敏的硅片作為彈性敏感元件，其他與電阻應變式壓力傳感器類似。此類壓力傳感器具有較高的靈敏度和測量精度的特點，另外就是其結構較為簡單，為傳感器的微型化提供了方便。但是此類壓力傳感器具有較多的缺點，如測量范圍小、容易受到測量環境影響等;
　　壓電式壓力傳感器，主要是應用了壓電材料的特有性能——壓電效應。此類壓力傳感器的優缺點也較為明顯，優點是其環境適應能力較強，可以在惡劣的環境中正常工作，而且溫度感應較為靈敏;缺點是其低頻性能較差，而且傳感器在使用過程中出現故障后較難維修;
　　電感式壓力傳感器，其實就是將測量的壓力的變化量轉換為對應的電感變化量，然后反應出來。此類壓力傳感器靈敏度極高，而且傳感器內部的壓力變換器的線性得到了較大的改善，使其工作更加可靠。