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1、第二部分 电感式传感器 电感式传感器 利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、 流量、 振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化 , 再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出, 这种装置称为电感式传感器。 电感式传感器有自感式、互感式和电涡流式三种 本节主要介绍互感式电感式传感器。 电感式传感器能实现信息的远距离传输、记录 、显示和控制, 在工业自动控制系统中被广泛采用 。 一、互感式传感器（差动变压器式传感器）工作原理 把被测的非电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。这种传感器是根据变压器的基 本原理制成的, 并且次级绕组都用差动形式连接, 故称 差动变压器式传感器。 差
2、动变压器结构形式较多, 有变隙式、 变面积式 和螺线管式等, 但其工作原理基本一样。非电量测量中 , 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1 100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度 高, 结构简单, 性能可靠等优点。 一个初级线 圈加交流激励 ，两个二次线 圈对称差动连 接。被测量带 动衔铁上下移 动。它由初级 线圈, 两个次 级线圈和插入 线圈中央的圆 柱形铁芯等组 成。 转换电路和传感器的灵敏度 传感器实现了把被测量转变为自感和互 感量的变化，如何将电感值随外作用的变化 转换成可用的电信号？原则上讲可将互感的 变化转换成电压（电流）的幅值、频率、相 位的变化，他们
3、分别称为调幅、调频、调相 电路。 差动变压器的三种转换电路 1. 变压器式交流电桥 变压器式交流电桥测量电路 如图所示, 电桥两臂Z1、 Z2 为传感器线圈阻抗, 另外两桥 臂为交流变压器次级线圈的 1/2 阻抗。当负截阻抗为无穷 大时, 桥路输出电压 当传感器的衔铁处于中间位置, 即Z1= Z2=Z时有 =0, 电 桥平衡。 当传感器衔铁上移时, 即Z1=Z+Z, Z2=Z-Z, 此时 当传感器衔铁下移时, 则Z1=Z-Z, Z2=Z+Z 此时 从以上两式可知, 衔铁上下移动相同距离时, 输出电压的大小相 等, 但方向相反, 由于 是交流电压, 输出指示无法判断位移方 向, 必须配合相敏检波
4、电路来解决。 传感器线圈的阻抗变化 为损耗电阻变化 及感抗变 化 两部分。 因为 取全微分 代入 忽略 则 若设计成 则 2. 谐振式测量电路 定频调幅电路 在调幅电路中, 传感器电感L与电容C, 变压 器原边串联在一起, 接入交流电源, 变压器副边 将有电压 输出, 输出电压的频率与电源频率 相同, 而幅值随着电感L而变化, 图 （b）所示为 输出电压 与电感L的关系曲线, 其中L0为谐 振点的电感值,串联谐振时，LC输出阻抗最小， 输出电压最大。 此电路灵敏度很高, 但线性差, 适用于线性要 求不高的场合。 被测量引起电感变化，回路失谐，LC阻抗增大， 变压器副边输出电压减小。 谐振式调频电路 调频电路的基 本原理是传感 器电感L变化将 引起输出电压 频率的变化。 一般是把传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中, 其 振荡频率f=1/2（LC）/2。 当L变化时, 振荡频率随之变 化, 根据f的大小即可测出被测量的值。图 （b）表示f与L的 特性, 它具有明显的非线性关系。 对 f 求导 调频电路只有在 f 较大的情况下才能达到较高的精度。
