电感式传感器的发展与应用
084060**** XX曌
[摘要]：检测要求的提高，对传感器提出了更高的精度、测量范围、稳定性等要求，伴随着新的材料、新的集成加工工艺的发展，也促进了传感器的发展。本文就电感式传感器的发展及应用进行了概括，并展望了电感式传感器的今后的发展。
[关键词]：电感式传感器、涡流、互感、自感、检测
0引言
电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化以实现非电量电测的一种装置，传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。此类传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量(如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等)的测量。相较于其他类型的传感器，电感式传感器以其结构简单可靠、分辨率高、对环境要求不高、抗干扰能力强等特点及优势，广泛的应用于科研、工业生产的检测环节中。近年来，利用其与磁的关系，在磨粒检测等与磁感应相关的测试技术中也得到相关应用。
电感式传感器总的来说分为三大类，一是利用自感原理的自感式传感器，又称为变磁阻式传感器，二是根据互感原理的差动变压器式传感器，三是利用涡流原理的电涡流式传感器。根据工程实际或实验的不同需求，这三类电感式传感器均有广泛的应用。
1.电感式传感器发展
综观几十年来传感技术的发展分为两个方面：一是提高与改善传感器的技术指标，包括精度上的提高，测量范围上的扩大，适应特殊环境的测量等；二是寻找新原理、新材料、新工艺1。电感式传感器的发展也是沿这两个方向进行的。
1.1缺陷的弥补
电感式传感器根据自身的设计特点有其优势也具备一定的劣势，如存在非线性误差、测量范围不足等。为了能弥补这些缺陷，近年的研究多从传感器的设计上、运算方式上等进行改善，如差动设计、低频设计等。
1.1.1非线性误差的改善
常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这3种传感器多制成差动式，提高了线性度并减小电磁吸力所造成的附加误差2。同时差动式的两个电感结构，还可以抵消温度、噪声干扰的影响。
实际应用实例如利用螺管型差动式电感传感器抗干扰能力强、温度漂移和时间漂移都很小、稳定性好的特性，成功运用于刚度测试系统中，并取得了很好的工程效果3。
1.1.2测量范围的扩展
测量范围主要针对电感式位移传感器而言，按其结构和原理一般都是由固定线圈和可动铁芯组成，当铁芯在线圈内沿轴向运动时，通过线圈电感的变化达到检测位移的目的。
电感式传感器本身的设计特点，就使其具备测微的功能，电感式微位移传感器是利用线圈的电感变化来实现微位移测量的一种装置。它具有精度高、工作稳定、结构简单的特点，尤其是测量仪所配用的轴向式电感式传感器，其外形和机械式百分表相同，适合产品测量系统的改造与开发。
传统的电感式微位移测量仪的二次仪表多为模拟式仪表，其功能与性能受到了一定的限制，测量仪以单片机为中心，采用液晶汉字显示与按键，实现了人机交互。引入数字式滤波与查表插值技术，使仪器具有较高稳定性与测量精度4。还有一种基于半桥式的电感位移传感器新方法，采用集成化的信号调理电路，同样基于单片机的测量电路和强大的测量软件系统，动态响应达100Hz，测量精度可以达到0.01μm5。
但这类传感器对于大位移测量而言，普遍存在着测量范围窄、结构较复杂、应用场合有限等问题。而针对这一问题，也有研究建立了大位移传感器的设计思想，并在此基础上研制出了高精度的电感式位移传感器，它将重量大、长度长的铁芯固定，作为定尺；将重量轻、长度短、体积小的线圈作为动尺；在线圈外设计导磁罩，构成线圈的外部磁路，并作为传感器的磁屏蔽.这样不仅克服了一般传感器的缺陷、大大加宽了测量范围，而且制作、安装和维护变得非常方便6。
在应用于金属的距离检测中，设计了基于恒定频率载波调幅法的振荡器及测量电路7，扩大了电涡流传感器的检测范围。
1.1.3其他改进
由于电感式传感器的设计原理原因，受磁现象的影响较大，同时应用的环境上也会对传感器提出要求。
针对传统电感传感器及其测量系统难于同时满足测量精度和采样速度的现状，提出一种适合动态位移超精测量方法．采用半桥式电感传感器作测量探头，利用集成信号调理电路和△-Σ型AD转换器，将高速过采样和平均滤波有机融和，实现了动态微位移的精密测量⑤。
涡流式传感器的输出特性与被测对象的电磁特性有密切关系8，而当被测对象的电导率、磁导率变化时，传感器就要重新标定，当被测对象的电导率、磁导率在测试中变化时，传感器就无法正常使用。根据电磁场能量守恒定理，通过对具有不同电磁特性的被测对象在相同检测距离下时传感器输出的一定规律的研究，采用阻抗投影法9，可以消除被测对象电磁特性对传感器输出特性的影响。
电感式传感器对于工作环境要求不高，故有时会在爆炸性气体偶尔或频繁存在的危险场所中使用时。此时线圈可能出现短路或断路故障产生电火花，从而引起爆炸性事故，故须采用防爆措施，基于这个目的，现在设计了本质安全型电感式传感器10。
1.2性能的扩张
一是发挥本身的特点，做到基本的测量功能，并依据测量要求改良自身的测量敏感度、范围、精度等。如电涡流传感器以其结构紧凑坚固、能在恶劣环境下工作的优势，成为了电力石化机械等不可或缺的传感器。但其对被测材料十分敏感，因而提出了一种能够消除敏感性投影变换法11，以进一步满足工作要求。
同时，电感式传感器有一突出优势在于结构简单，易于安装，并在近年的研究实践中开始适用于多角度多外形多应力状态等的检测中，如用于锥轴承测量12、电感式转向盘扭矩传感器13、在圆度仪中的应用14、角位移的测量15等
二是结合新科技的要求，根据被测对象的不同要求，建立更多的测量关系，扩展自身的测量外延。如通过电磁理论分析，提出了一种基于印刷电路板（PCB）的平面型空心线圈电流互感器16。
三是发展与单片机（或虚拟仪器）及其他类型传感器的交互使用。如电感式传感器所采用的测量转换电路输出的都是模拟信号，都需要提供交流激磁信号使用不方便。将差动电感式传感器测量转换模块由单片机和滤波方法电路产生400Hz激磁信号，则无需而外采用交流电源，使用方便，并具有较高的测量精度。测量结果以RS-232串行口输出，使用灵活方便，便于数字处理17。在综合测控中，常常将电容式传感器和电感式传
感器一并使用。
四是利用新型材料提高自身的性能。如正在研究的非晶态合金压磁电感式薄膜压力传感器，能在较大温度变化范围内稳定工作的，满足了低压的流体压力测试，精度高，造价低18。
2.电感式传感器的应用
传统的电感式传感器是一种机-电转换装置，在自动控制设备中广泛应用。现在电感式传感器以其结构简单、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、稳定性能好和使用方便等特点，广泛的应用于测量、监测、自控等领域19。其中电涡流传感器具有非接触测量的优势，更受到青睐。
2.1基本应用
2.1.1变磁阻式传感器的应用
一般作为压力传感器和测量工具。
1)图1为1943年Welter叙述的第一
个导管端血压传感器结构。C形弹
簧管作为第一次换能元件将压力
变化转换为位移的大小变化，衔铁
作为第二次换能元件讲位移大小
转换为电压的变化，达到测量的目
的。图1 导管端血压传感器结构
2)图2为新型的测量工具示意图。其
设计是将传统的测量方法与电感
传感器相结合，将测量精度提高到
0.01μm级，满足了现代化机械加工
测量要求。
2.1.2差动变压器传感器的应用
差动变压器式可直接用于位移测量（测
微仪），如长度、内径、外径、不平度、不垂图2 新型测量工具示意图
直度、偏心、椭圆等；也可以用来测量与位移相关的任何机械量，如振动、加速度、零件的膨胀伸长、应变、移动等。下面是几个应用实
例。
1)作为电感测厚仪使用。图3是电感测厚仪
的结构原理图，差动变压器铁心与测厚滚
轮相连，板材正常厚度值时调整差动变压
器输出为零，变压器电动势输出大小的变
化反映了被测板材厚度变化的大小，极性
表示厚度是增加还是减小。
2)作为电感测微仪使用。采用差动变压器，
桥路输出的不平衡与衔铁位移成正比，相
敏输出与交流放大器输出信号成正比，相
位反映了位移的方向。图3 低频涡流测厚仪
3)作为电感压差计使用。当压差变化时，腔内膜片产生位移使差动变压器铁心产
生位移，从而使次级感应电动势发生变化，因为输出电压与位移成正比，即与
压差成正比，所以通过输出电压的变化可以检测差压的大小。
2.1.3电涡流传感器的应用
电涡流传感器的最大特点是可以进行非接触式测量。电涡流传感器目前主要应用于测位移、测振动、测转速、测厚度、测材料、测温度、电涡流探伤等。
1)测厚。分为低频透射式涡流测厚和高频反射式涡流测厚。均利用电磁感应，根
据电压的变化建立厚度与测量量的关系，达到测厚目的。有时测厚时为了客服
带材的不平整或运动过程中的上下波动影响，常采用差动形式，利用变化值建
立相应的关系。
2)测转速。检测转述的方式较多，图4的测量方法
是在旋转体上加工或安装一个齿轮状金属，旁边
安装涡流传感器，旋转体旋转时，传感器线圈与
被测体距离发生周期性变化，电涡流传感器将周
期的改变信号的输出，由频率计数求出转速。
3)测振动。利用电涡流传感器测量振动的方法，可
对汽轮机两侧、空气压缩机旋转轴的径向振动，图4电涡流传感器转速测量
汽轮机叶片的振动进行检测。可研究轴的振动形状，作出振型图。测量方法是
将多个传感器安装在轴的侧面，当轴旋转时多道记录仪可以获得每个传感器各
点的瞬间振幅值，并画出轴振型图。
4)电涡流探伤。探伤时，传感器与被测金属保持距离不变，如有裂纹出现，导体
的电阻率会发生变化，涡流损耗改变而引起输出电压的变化。图5为火车车轮
裂纹检测的典型应用。传感器安装在火车车轮经过的测试现场，在车轮宽度的
位置上排列摆放多个电涡流传感器，并在沿周长方向上也连续放置多个传感器，
目的是可以保证车轮旋转一周时，是车轮表面的每个部位上都能被传感器检测
到。
图5 火车车轮裂纹检测
2.2生产实际应用
电感式传感器自身的优势与现代检测要求适应性强，并由于其结构简单，工作条件要求不高，是很多行业、研究的首选对象。近年高铁等运输行业的高速发展，使得电感式传感器的监测功能得到了大范围的扩张；磨粒检测技术的发展，也使电感式传感器得到更多关注20。还有脉冲涡流检测技术，利用电涡流式电感器进行金属探伤，可以同时探测到试件不同深度的缺陷，让检测和识别表面与亚表面缺陷成了可能，另外，它具有检测成本低廉，操作简单，对人体无害和精度高等优势21。
微测量中，电感式传感器一直享有优势。微差压传感器在微流量测量、泄漏测试、洁净间测试、环境密封性检测等许多高精度测量场合应用广泛。磁性液体微差压传感器采用螺线式差动变压器工作原理，做到压力范围大，线性度好，灵敏度高，稳定可靠等优点，可以广泛应用于工业过程控制，机械制造，生物医学工程等许多领域22。
就我自身的专业而言，传感器的应用也融入了焊接缺陷的检测。如点焊质量的检测。利用点焊电极位移传感器原理：电极位移信息与点焊缺陷密切相关，是点焊各参数影响的综合体现，可直接用于监测焊点加工热熔化、体积膨胀、冷却收缩等过程。因此，受
到广泛关注。目前，选用的传感器中有光栅式、激光式、LVCT(Linear Variable Differential Transformer)及涡流传感器。其中，光栅和激光传感器由于其使用条件相对要高，不适合监测生产现场大型设备；LVCT属于接触式传感器，易受加压过程冲击，机械反应频率较低。所以现在多使用非接触式涡流传感器23。
在实际生产中，电感式传感器还用于质量的监测，如铁精矿品位的监测24；位置检测，如电缆偏心量的检测25、冷轧带钢连续生产线对中检测装置26；精度检测，如工件表面粗糙度检测27、数控机床中外径大小的检测28等。
3.展望
现代科学研究以及生产实践对“检测、监测”越来越重视，而传感器的应用，为监测和检测提供了有效的手段。而电感式传感器的诸多优势（结构简单、工作条件不高、非接触性测量等）使得它在科研和实际应用上均有广阔前景。近期的研究多围绕磁悬浮控制技术、磨粒检测技术、低频振动检测、探伤等进行，这些技术均在蓬勃发展，对电感式传感器的要求必将进一步提高。现在研究已经有意识的将电感式传感器的互换性能、与虚拟仪器的结合性、与单片机的配合使用都讨论进来，可见，电感式传感器的应用将更加智能化，得出的测量结果将更加直观。
相信在今后的发展中，电感式传感器定会应用更加广泛。
参考文献
1吴建平传感器原理及应用北京：机械工业出版社，2008.10
2孟庆斌电感式传感器原理及在几何量计量工具检定中的应用趋势吉林省白山市计量检定中国计量英文刊名：CHINA METROLOGY 2010(1)
3王广林，周军晖，李云峰刚度测试中螺管型差动式电感位移传感器的研制仪表技术与传感器2008(5)
4石成英，李忠科，林辉，岳开宪电感式微位移测量仪的设计与实现自动化仪表英文2005,26(3)
5刘晓，赵辉，刘伟文，俞朴深亚微米精度电感位移传感器及测量电路研究传感技术学报2006,19(6)
6张冈李少慧秦忆一种电感式大位移传感器的理论与设计华中理工大学学报Vol.27 No.3 1999
7杨理践，刘佳欣，高松巍，王俊峰，谢玲大位移电涡流传感器的设计仪表技术与传感器2009(2)
8TIAN G Y,ZHAO Z X,BAINES R W.The search of inhomogeneity in eddy current
sensors.Sensors and Actuators(A),1998(69):148-151
9YU Y T,DU P A.Research on the correlation between measured material properties and output of eddy sensor.2005 IEEE International Conferenceon Industrial Technology, Hongkong, 2005
10魏宝芝，邓晓本质安全型电感式传感器的设计电气防爆2009(1)
11陈虎勋，田新启电涡流传感器对被测材料敏感性的实验研究仪表技术与传感器
2009(10)
12王栋电感传感器在锥轴承测量中的改型应用合肥工业大学【硕士学位论文】
13季学武，刘学，孙凌玉电动助力转向系统电感式转矩传感器的研究传感器世界200 7,13(2)
14殷建，李志远电感式传感器在圆度仪中的应用机械工程师2007(5)
15马青论文电感式角位移传感器研制东南大学【硕士学位论文】
16龚伟，周有庆，吴涛，王国华，彭春燕，周成林基于PCB的平面型电流互感器性能分析及设计仪表技术与传感器2009(7)
17于相斌，徐惠斌，李小奇电感式传感器测量转换模块的设计传感器与微系统2010(29):3 18石延平，刘成文，倪立学基于非晶态合金的动态轨道衡压磁电感式应力传感器的研究传感技术学报2009,22(12)
19严钟豪，谭祖根非电量电测技术[M]北京：机械工程出版社，1983，122-123
20范红波，张英堂，陶凤和，任国全电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性传感器与微系统2010( 29) 2
21徐晨曦阙沛文毛义梅脉冲涡流检测系统的设计传感器与微系统2009( 28)6：95-97 22董国强，李德才，郝瑞参，基于铁磁性液体的微差压传感器研究传感技术学报2009
23潘存海，郭士林，杜素梅，李东涛电阻电焊过程中多传感器实时监测仪表技术与传感器2009(2)
24王丽杰，周真，牛滨，林琳电感式铁精矿品位传感器设计金属矿山2009(1)参考
25吕广强，王暄，赵洪电缆偏心测量用电感传感器的优化设计哈尔滨理工大学学报2000,5(4)
26杨溪林，邹凤欣，高增雪，邱忠义电感式对中检测方法的研究冶金自动化2006年增刊(S2)
27王宇基于电感传感器零件表面粗糙度测量系统的研制哈尔滨理工大学【硕士学位论文】28陈姗数控磨床外径在线检测系统研究合肥工业大学【硕士学位论文】
便携式压力传感器用于煤矿压力传感器的定期检测检验和校准。下面就让艾驰商城小编对电感式传感器的功能及应用来一一为大家做介绍吧。 1、压力范围-100Kpa-6Mpa，适合各种类型的煤矿用压力传感器。采用手动容积式调节压力，气密性好，压力精度0.1%FS。 2 、压力传感器压力源采用精密研磨器件构成，符合IP54密封标准，压力/真空开关式选择，切换简单方便，容积式微调节器，极易实现检定点压力。 3、传感器显示值和对应输出信号值（频率或电流）同步检测。可以同时显示5路压力，显示控制方式为笔记本计算机，直观清晰。可以出具检定报告，具有打印机接口。 4、对不同输出信号（频率或电流）可方便选择、转换。 5、可在传感器不另外接负载电阻和外串接负载电阻500Ω时检测传感器各项参数。 6、传感器供电直流稳定电源具有稳压、稳流功能，其输出电压可在0～30V 范围内任意调节、输出电流的上限值可在0～2A范围内任意设置。 7 、一体化结构，外型美观、坚固耐用、操作简单、方便。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/ee14486918.html,/
第四章 电感式传感器 第二讲 差动变压器传感器 教学目的要求：1) 掌握互感式传感器的结构种类，了解其工作原理、输出特性，掌握其灵 敏度与初始平衡位置的气隙大小的关系。 2) 一般了解差动变压器配用的差动相敏检波电路的工作原理和基本特性，差动整流电路的工作原理。 教学重点：差动变压器传感器的测量电路及简单应用 教学难点：差动变压器传感器的的应用 教学学时：2学时 教学内容： 一．工作原理 把被测量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。当这种传感器是根据变压器的原理,且次级绕组（输出）都用差动连接, 故称差动变压器式传感器。 二．基本特性 111 1 L j r U I ω+= 112I M j E a ω-= 122I M j E b ω-= b
1 1121222)(L j r U M M j E E U b a ωω+-- =-= 有效值 21 21211212])([)(L r U M M U ωω+-= 1) 活动衔铁处于中间位置时 M 1=M 2=M 故 02=U 2) 活动衔铁向上移动时 M 1=M+ΔM M 2=M-ΔM 故21 212112])(/[2L r U M U ωω+?= ，与a E 2 同极性。 3) 活动衔铁向下移动时 M 1=M-ΔM M 2=M+ΔM 故 21212112])(/[2L r U M U ωω+?-= ， b E 2 4）输出特点：输出（交流电压）幅值与衔铁偏移量成正比；衔铁过平衡点时，相位改变180度。 5）零点残余电压 由于差动变压器的两次侧绕组不对称（等效阻抗不一样），衔铁处于中间位置时输出不为零。 三．测量电路 1.相敏检波电路 放大，相敏检波，转化为直流输出 a)被测位移变化 b)变压器激励电压 c)差动变压器输出电压波形 d)相敏检波控制（解调）电压 e)检波（低通滤波后）输出
电感式传感器的基本原理及典型应用 指导教师：边辉 班级：机电一班 小组成员： 撰写时间：2015.06.07 摘要 本文主要介绍了基于自感原理的电感式传感器，采用互感原理的互感式传感器的差动变压器式传感器和电涡流式传感器。分别介绍了
一下它们的工作原理和优点及缺点。因其结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。 摘要 (1) 一、自感式传感器： (4) 1.气隙型电感式传感器 (4)
2.螺管式电感传感器 (6) 3.电感线圈的等效电路 (6) 5.传感器应用 (7) 二、差动变压器 (8) 1.结构和工作原理 (8) 2.基本特性 (8) 3.测量电路 (9) 4.差动变压器的应用 (9) 三、电涡流式传感器 (11) 1.电涡流式传感器的工作原理 (11) 2.高频反射式高频反射式电涡流传感器 (12) 3.测量电路 (13) 4.电涡流式传感器的应用 (13) 前言 电感式传感器是基于电磁感应原理，利用线圈自感或互感的变化来实现非电量电测的一种装置。利用这种转换原理，可以测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数
电感式传感器具有以下优点： （1）结构简单，工作可靠； （2）灵敏，分辨率高（位移变化可达0.01μm ）； （3）零点稳定，漂移最小可达0.1μm ； （4）测量精度高，线性好（非线性误差可达0.05%~0.1%）； （5）输出功率大，即使不用放大器，一般也有（0.1~5）V/mm 的输出值，且性能稳定。 电感式传感器的主要缺点：频率响应较低，不宜用于快速动态信号的测量；分辨率和示值误差与测量范围有关，测量范围愈大分辨率和示值精度相应降低；存在交流零位信号。 电感式传感器的种类有很多，通常所说的电感式传感器是基于自感原理的自感式传感器；而采用互感原理的互感式传感器有差动变压器式传感器（利用变压器原理，且往往做成差动形式）和电涡流式传感器。 电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC 粉料，灰料，油水界面等液位测量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。 一、自感式传感器： 1.气隙型电感式传感器 (1)工作原理 L 0δδ ?
第5章电感式传感器 一、单项选择题 1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。 A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥 C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路 2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。 A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反 B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化 C. 根据输出的指示可以判断位移的方向 D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态 3、下列说法正确的是（）。 A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D. 相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。 4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。 A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向 B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压 C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向 D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压 5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 6、通常用差动变压器传感器测量（）。 A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 二、多项选择题 1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。 A. 提高很多倍 B. 提高一倍 C. 降低一倍 D. 降低许多倍 2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。
习题集及答案 第1章概述 什么是传感器按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义 传感器由哪几部分组成试述它们的作用及相互关系。 传感器如何分类按传感器检测的范畴可分为哪几种 答案 答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 何为电阻应变效应怎样利用这种效应制成应变片 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：① R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=Ω时，电桥输出电压U0=② R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=③ R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2 =Ω，电桥输出电压U0=
电感式传感器 电感式传感器 inductance type transducer 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器具有以下特点：（1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。（2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。（3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 下面分别介绍:自感式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器 1、 自感式传感器。 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①
无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 1、变间隙型电感传感器 这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图1）。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。 2、变面积型电感传感器 这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图2）。它的灵敏度为常数，线性度也很好。 3、螺管插铁型电感传感器 它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。 二、互感式传感器（差动变压器） 一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压装置。用于测量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。
电感式传感器的应用 电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位测量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。 电感式传感器的要求 1、检测距离的衰减性。滑翘为铁质，适合电感式传感器检测；而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸（标准被测物尺寸为3倍额定检测距离，此应用中，标准尺寸应为120*120mm），这样的话就会有一定的衰减。 2、现场抗干扰能力。这个是不容忽视的问题，普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰，很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。但在汽车制造车间，厂房大，现场技术人员习惯使用对讲机沟通，尤其是边走边用对讲机对话时，会不经意的靠近传感器，导致短暂失效。 3、安装方面。随着电感式传感器的普及，传感器不仅仅在电气性能方面有所提升，其机械方面的设计也越来越人性化。要在最大程度的实现人性化安装。减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。 4、稳定运行的保障。在车厂的使用中，要杜绝任何油污、尘污的侵蚀。另外，滑翘经过轨道时，震动是长期存在的，优异的抗震动性同样是有着非常重要的作用。 艾驰商城是国内最专业的MRO 工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注https://www.doczj.com/doc/ee14486918.html,/
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。１．３传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义？ 动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。意义略(见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 １．５某位移传感器，在输入量变化5ｍｍ时,输出电压变化为3０0mＶ,求其灵敏度。 解:其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1．６某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0．2ｍＶ/℃、Ｓ２
电感式传感器 1．电感式传感器工作原理 电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。 2．传感器选型指南 选择的依据是要决定哪一个是合适的传感器原理。这取决于将要测定的目标的材料。如果目标是金属的，那么需要一个电感传感器。 如果目标是塑料做的，纸做的；或<油基或水基）流体、颗粒、或者粉末，那么需要一个电容传感器。 如果目标带有磁性，那么电磁传感器是合适的。 为你的应用选择最佳传感器的4个步骤： 步骤1 按外壳形状 步骤2 按动作距离 步骤3 按电气数据和输出形式 步骤4 按其它技术参数
步骤1 按外壳形状 圆柱形传感器 这此传感器在它们的正面有一个感应区域，指向轴线方向。现有的直径是从3mm(没有螺纹>和4mm(有螺纹>，一直到// 现有的罩壳材料有： ★高级不锈钢 ★黄铜，镀镍或者复盖聚四氟乙稀 ★塑料 矩形传感器 槽型传感器 步骤2 按动作距离 动作距离是一个接近开关的最重的特征。根据物理原理，对于电感传感器和电容传感器，可以应用下面的近似公式： S≤D/2 式中，D是传感器的传感面直径。 S是传感器的动作距离 动作距离的定义 当用标准测试板轴向接近开关感应面，使开关输出信号发生变化时测量的开关感应面和测试板之间的距离。 标准测试板尺寸： 其边长或为传感器的直径，或为3Sn<3倍额定动作距离）取二者中较大者，厚度为1mm 材料：为ST37或碳钢
1．电感式传感器工作原理 电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。 振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。 2．2．传感器选型指南 选择的依据是要决定哪一个是合适的传感器原理。这取决于将要测定的目标的材料。 如果目标是金属的，那么需要一个电感传感器。 如果目标是塑料做的，纸做的；或（油基或水基）流体、颗粒、或者粉末，那么需要一个电容传感器。 如果目标带有磁性，那么电磁传感器是合适的。 为你的应用选择最佳传感器的4个步骤： 步骤1 按外壳形状 步骤2 按动作距离 步骤3 按电气数据和输出形式 步骤4 按其它技术参数 步骤1 按外壳形状 圆柱形传感器 这此传感器在它们的正面有一个感应区域，指向轴线方向。现有的直径是从3mm(没有螺纹)和4mm(有螺纹)，一直到// 现有的罩壳材料有： ★高级不锈钢 ★黄铜，镀镍或者复盖聚四氟乙稀 ★塑料 矩形传感器 槽型传感器 步骤2 按动作距离 动作距离是一个接近开关的最重的特征。根据物理原理，对于电感传感器和电容传感器，可以应用下面的近似公式： S≤D/2 式中，D是传感器的传感面直径。 S是传感器的动作距离 动作距离的定义 当用标准测试板轴向接近开关感应面，使开关输出信号发生变化时测量的开关感应面和测试板之间的距离。 标准测试板尺寸： 其边长或为传感器的直径，或为3Sn（3倍额定动作距离）取二者中较大者，厚度为1mm 材料：为ST37或碳钢 例如：传感器直径为D=18mm Sn=5mm 则D（18mm）>3Sn(3X5mm=15mm) 取18X18X1 为标准测试板 如直径为D=18mm Sn=8mm 则D(18mm)<3Sn(3X8=24mm) 则D（18mm）<3Sn(3X8=24mm)
实验电感式传感器实验 实验项目编码： 实验项目时数：2 实验项目类型：综合性（）设计性（）验证性（√） 一、实验目的 了解模拟量电感传感器的响应特性；熟悉评估测量的重复性、直线度和磁滞误差；掌握确定模拟量电感传感器的灵敏度。 二、实验内容及基本原理 （一）实验内容 使用螺旋测微器带动电感式传感器衔铁横向位移，产生电感变化，利用测量电路，将电感变化转换成电压输出，从而将位移与电压输出建立联系。 （二）实验原理 差动变压器的工作原理电磁互感原理。差动变压器的结构如图1所示，由一个一次绕组1 和二个二次绕组2、3 及一个衔铁4 组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于把二个二次绕组反向串接(＊同名端相接)，以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。 当差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响)，它的等效电路如图2所示。图中U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：L1、R1 分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电感；R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组L21，这时互感M1大，M2小， 图1 差动变压器的结构示意图图2 差动变压器的等效电路图 因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。同样道理，当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。 因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。
电感式传感器的类型及特点解析 电感式传感器inductance type transducer 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。 常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 变间隙型电感传感器这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变，从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。 变面积型电感传感器这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变，从而改变磁阻。它的灵敏度为常数，线性度也很好。 螺管插铁型电感传感器它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。 电感式传感器的特点 （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%“0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速
^ 第5章电感式传感器 一、单项选择题 1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。 A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥 C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路 2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。 A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反 B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化 | C. 根据输出的指示可以判断位移的方向 D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态 3、下列说法正确的是（）。 A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D. 相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。 4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。 — A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向 B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压 C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向 D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压 5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 6、通常用差动变压器传感器测量（）。 【 A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路 二、多项选择题
1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。 A. 提高很多倍 B. 提高一倍 — C. 降低一倍 D. 降低许多倍 2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。 A位移 B振动 C压力 D流量 E比重 3、零点残余电压产生的原因是（） A传感器的两次级绕组的电气参数不同 B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称 C磁性材料磁化曲线的非线性 D环境温度的升高 # 4、下列哪些是电感式传感器（） A．差动式 B.变压式 C.压磁式 D.感应同步器 三、填空题 1、电感式传感器是建立在基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为或的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。 2、对变隙式差动变压器，当衔铁上移时，变压器的输出电压与输入电压的关系是。 3、对螺线管式差动变压器，当活动衔铁位于中间位置以上时，输出电压与输入电压的关系是。 4、产生电涡流效应后，由于电涡流的影响，线圈的等效机械品质因数。》 5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据的基本原理制成的，其次级绕组都用 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于的测量。 7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于位置时，输出电压应该为零。实际不为零，称它为。 8、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：电路
传感器原理及其应用论文 摘要：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 一、传感器简介 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 （1）、传感器定义及分类 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 （2）、传感器的作用 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊
东北石油大学 课程设计 2015年7 月8日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器祖景瑞学号120601240222 主要容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定围位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测0~20cm 的位移； 2、电压输出为1~5V； 3、电流输出为4~20mA； 主要参考资料： [1]贾伯年，俞朴.传感器技术[M].：东南大学，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].：机械工业，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].：机械工业，2007: 48-50. [4] 志萍.传感器与检测技术[M].：高等教育，2002:80-90. 完成期限2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人 2015年7 月1 日
摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；结构简单；成本低
电感式传感器的应用研究 姓名： ** 学号： ******* 专业：电子信息工程 题目：电感式传感器的应用研究 学院：信息工程学院 指导老师： ***
摘要----------------------------------------------------2 关键词--------------------------------------------------2 一、前言------------------------------------------------2 二、发展历史--------------------------------------------3 1、缺陷的弥补 2、性能的扩张 三、工作原理--------------------------------------------4 四、相关测量电路----------------------------------------4 （1）变磁阻式传感器---------------------------------4 （2）差动自感传感器————————————————-4 （3）互感式传感器（差动变压器）——————————-5 （4）电涡流式传感器————————————————-7 五、应用现状、市场--------------------------------------8 六、技术发展趋势----------------------------------------8 七、参考文献--------------------------------------------9 附录----------------------------------------------------10 致谢----------------------------------------------------10
第1章概述 1.什么是传感器？ 传感器定义为能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
自感型电感式传感器及其应用 摘要 随着信息时代的到来，信息技术对社会发展、科学进步起到了决定性的作用。信息技术的基础包括信息 采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器 转型的发展阶段。作为新型传感器的一种——变磁阻式传感器，对其深入研究也就更加愈加重要。本文磁阻 式传感器的基本概念入手，着重讨论了电感式、变压器式和电涡流式三种传感器的工作原理、输出特性、测 量电路及其在生活中的实际应用。旨在帮助我们利用传感器知识更好的改善生活，提高生活质量，从而促进 社会进步。 关键词：变磁阻式传感器；电感式；变压器式；电涡流式；原理；应用 Abstract With the advent of the information age, information technology played a decisive role on social development, scientific progress. The foundation of information technology includes information collection, information transmission and information processing, and information collection cannot ignore the sensor technology. In recent years, the sensor is in the stage of development from traditional to new. Magnetic resistance sensor as a kind of new type of sensor, the research of it is becoming more and more important. This paper started with the basic concept of magnetic resistance sensor, and discussed the inductive, transformer and the eddy current type of the sensor's working principle, output characteristics, measurement circuit and the actual application in the life. Using sensors aimed at helping us improve life, also to promote social progress. Keywords：Magnetic Resistance Sensor; Inductive; Transformer; Eddy Current Type; Working Principle Application 1.自感式电感传感器 1.1自感式电感传感器定义 自感式电感传感器，利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的传感器。可用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。既可用于动态测量，也可用于静态测量。实质上是一种机电转换装置，在自动控制系统中应用十分广泛，是非电量测量的重要传感器之一。 1.2自感式电感传感器分类 根据转换原理，分为电感式（自感L变化）、变压器传感式（互感M变化）、电涡流式（L、M都变化）传感器；根据结构形式，分为气隙型、面积型、螺管型传感器。本文主要按转换原理分类，逐个进行介绍。 1.3自感式电感传感器的优缺点 具有以下优点：结构简单，工作可靠，寿命长；灵敏度高，分辨力大，能分辨0.01m 的位移
电感式传感器应用的理论基础是电磁感应，即利用线圈电感或互感的改变来实现非电量测量。依据电磁感应的原理，把被测物理量变化转换为自感系数L 或互感系数M的变换。前者称为自感式传感器，后者称为互感式传感器或变压器式传感器。 电感式传感器具有结构简单可靠、分辨率高、零点漂移小、线性度好、性能稳定、抗冲击等优点。主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约，传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。在工业自动化中，广泛应用于位移、压力、流量等方面的测量。 电感式传感器的种类很多，根据工作原理的不同，可分为变磁阻式、变气隙式（自感式），变压器式和涡流式（互感式）等种类。 M. Faraday在其提出的电磁感应定律（1831年）指出，当一个线圈中电流i 变化时，该电流产生的磁通量Φ也随之变化，因而在线圈绕组产生感应电势e，这种现象称为自感，产生的感应电势称为自感电势。变磁阻式传感器属于自感式传感器。这种形式的电感传感器也称为变气隙式电感传感器。 它由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或其他合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，被测部件与衔铁相连。当被测部件移动时，就引起衔铁移动，气隙厚度δ随之发生改变，引起磁路中磁阻的变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向，也就实现了对被测部件的测量。 差动变隙式电感传感器由两个相同的电感线圈和磁路组成。测量时，衔铁与被测物体相连，当被测物体上下移动时，带动衔铁以相同的位移上下移动，两个磁回路的磁阻发生大小相等、方向相反的变化，一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动结构。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/ee14486918.html,。