电感式传感器的分类
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
传感检测技术
三、光栅位移传感器
3 2 1
4
1.标尺光栅 2.指示光栅 3.光电元件 4.光源
把指示光栅平行地放在标尺光栅上面,并且使它们的刻线相 互倾斜一个很小的角度,这时在指示光栅上就出现几条较粗 的明暗条纹,称为莫尔条纹,它们是沿着与光栅条纹几乎成垂 直的方向排列,
零阶环节 aa00yybb0x0x 零阶传感器 比例环节、
无惯性环节
一阶环节 a1add1dydtytaa00yybb0x0x
一阶传感器
二阶环节 a2add 2d2d2y2t2ytaa11dd ddytytaa 0y0yb0xb0x 二阶传感器
2. 传递函数
H (s)Y X ( (s s ) ) b a m n s sm n a b n m 1 1 s s n m 1 1 ....a .b .1 1 s .s . . .a b ..0 0
线式和圆盘式两类,
节距2τ 2mm
定尺 1/ 4W
滑尺
cos
sin
定尺
滑尺
定尺绕组
1
A
B
滑
2
尺
绕 组
3
位
置 4
A
B
A
B
A
B
5
1 eA
5
定 尺 感 应 电 势 变 化0 情2 况
4
3
仅 对A绕 组 激 磁
A
B
eB 1 0
4
3
5
2
仅 对B绕 组 激 磁
感应同步器的信号处理方式
传感器与检测技术-电感式传感器
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。
可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。
电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时。
一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。
这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。
丄3. 1自感式传感器丄3. 2变压器式传感器丄3. 3涡流式传感器丄3. 4压磁式传感器丄3. 5感应同步器*本章要点3. 1自感式传感器©3.1©3. 1 蛛3・1©3. 1©3. 11自感式传感器的工作原理2灵敏度与非线性3等效电路T<14转换电路5零点残余电压©3. 1 6自感式传感器的特点及应用3. 1. 1自感式传感器的工作原理电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数W平方成正比；与空气隙有效截面积S。
成正比；与空气隙长度1。
所反比。
刪图3-1自感式传感器原理图刪图3-2截面型自感式传感器B为动铁芯（通称衔铁）A为固定铁芯辎图3-3差动自感式传感器3. L1自感式传感器的工作原理截面型自感式传感器3. 1. 1自感式传感器的工作原理图LT3. L1自感式传感器的工作原理差分自感式传感器丕页iHBr图库J■・■3. 1. 2灵敏度与非线性气隙型其灵敏度为: 差动式传感器其灵敏度:S==lo以上结论在满足A 1/10< VI时成立。
从提高灵敏度的角度看，初始空气隙1。
距离人应尽量小。
其结果是被测量的范围也变小。
同时，灵敏度的非线性也将增加。
如釆用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度，则必将增大传感器的几何尺寸和重量。
这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。
与截面型自感传感器相比，气隙型的灵敏度较高。
但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。
因此近年来这种类型的使用逐渐减少。
差动式传感器其灵敏度与单极式比较。
其灵敏度提高一倍，非线性大大减小。
螺线管式电感传感器
小贴士
电感传感器的衔铁 较重，响应较慢， 不宜用于快速动态 测量
。
上述3种电感传感器使用时，由于线圈中通有交 流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起 振动。温度升高时，线圈的尺寸增大，电感量随之 增大，将引起测量误差。 在实际使用中常采用差动形式，两个完全相同的 线圈共用一根活动衔铁，构成差动式电感传感器， 既可以提高传感器的灵敏度，又可以减小测量误差。 差动式电感传感器的结构如图3-3所示。
差动电感传感器的特性
请分析： 从曲线图可以看出， 与非差动电感传感器相 比较，差动式电感传感 器的灵敏度、线性度有 何变化？
曲线1、2为L1、L2 的特性，3为差动特性
测量转换电路
测量转换电路的作用是将电感量的变化 转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示 出来。但若仅采用电桥电路和普通的ห้องสมุดไป่ตู้波电 路，则只能判别位移的大小，却无法判别输 出的相位和位移的方向。 如果在输出电压送到指示仪前，经过一个 能判别相位的检波电路，则不但可以反映幅值 （位移的大小），还可以反映输出电压的相位 （位移的方向）。这种检波电路称为相敏检波 电路。
差动变压器式厚度测量原理
电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
电感式不圆度测试系统
旁向式电感测微头
电感式不圆度测量系统外形
（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）
测量头
旋转盘
不圆度测量打印
电感式轮廓仪
旁向式 电感 测微头
压力测量
1—压力输入接头 2—波纹膜盒 3—电缆 4—印制线路板 5—差动线圈 6—衔铁 7—电源变压器 8—罩壳 9—指示灯 10—密封隔板 11—安装底座
滚柱直径分选装置图 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗）
倍加福传感器
倍加福传感器电感式接近开关电感式传感器在有些在有些应用场合，对传感器的坚固耐用程度有着很高的要求，那么此类螺纹式坚固型不锈钢感应面传感器正是满足这种应用的最佳选择。
类似于机械工具制造或金属加工等应用场合，常常会使传感器受到碰撞、磨损和被腐蚀性溶剂或其他流体侵蚀，那么在此环境下，不锈钢感应面传感器就能发挥出它的巨大优势：大大减少停工时间，延长使用寿命，有效提高生产效率。
我们的金属感应面产品系列（NMB…）有两种：FE用于检测铁质金属，NFE用于检测非铁金属。
应用场合，对传感器的坚固耐用程度有着很高的要求，那么此类螺纹式坚固型不锈钢感应面传感器正是满足这种应用的最佳选择。
类似于机械工具制造或金属加工等应用场合，常常会使传感器受到碰撞、磨损和被腐蚀性溶剂或其他流体侵蚀，那么在此环境下，不锈钢感应面传感器就能发挥出它的巨大优势：大大减少停工时间，延长使用寿命，有效提高生产效率。
我们的金属感应面产品系列（NMB…）有两种：FE用于检测铁质金属，NFE用于检测非铁金属。
电感式传感器分类：金属感应面接近开关、电感式模拟量输出传感器、总线型接近开关、高压型接近开关、感应距离增长型传感器、本安型输出接近开关、阀位传感器、环形接近开关、槽型接近开关、防护等级为ip69k的接近开关、防磁防焊型接近开关、材料分选型接近开关、带安全功能的接近开关电感式传感器的特性标准电感式传感器产品特性:∙光滑或螺纹式不锈钢圆柱形外壳∙反极性保护和短路保护∙LED状态指示∙M8, M12接插件连接或端子接线方式∙PVC，PUR或硅电缆出线方式∙2线，3线，4线直流，交流，NAMUR输出方式以及AS-I总线方式输出电感式传感器的图片桌面的11张电容式接近开关就像电感式传感器一样，电容式传感器检测目标物也是非接触式的。
电容式传感器既能检测导电性材料同时又能检测非导电性材料，然而我们通常用于检测塑料，液体，粉末状和粒状物等非电导性材料物体。
在实际应用中，电容式接近开关的灵敏度取决于被检目标物的材料特性。
传感器原理及其应用_第3章_电感式传感器
2
P
r
x
为简化分析，设螺管线圈的长径 比 l / r 1 ，则可认为螺管线 圈内磁场强度分布均匀，线圈 中心处的磁场强度为：
B
x
2 2 N NBS 0 N r L0 I I l
IN H l 则空心螺管线圈的电感为：
第3章 电感式传感器
当线圈插有铁芯时，由于铁芯是铁磁性材料，使插入部分的磁 阻下降，故磁感强度B增大，电感值增加。
如果铁芯长度 l e 小于线圈长度l，则线圈电感为
L
0N [lr ( r 1)l e re ]
2 2 2
l2
第3章 电感式传感器 当l e增加 l e 时，线圈电感增大ΔL，则
L L
电感变化量为
0N [lr ( r 1)(l e l e )re ]
0 N 2 S N2 N2 线圈自感L为： L 2 Rm 2 0 S
分类：
变气隙厚度δ的电感式传感器； 变气隙面积S的电感式传感器；
变铁芯磁导率μ的电感式传感器；
第3章 电感式传感器
自感式电感传感器常见的形式
变气隙式
变截面式
螺线管式
1—线圈coil ；2—铁芯Magnetic core ；3—衔铁Moving core
，上式展开成泰勒级数： 1
非线性误差为
0
2
0
100%
0
第3章 电感式传感器
①差动式自感传感器的灵敏度 比单线圈传感器提高一倍 ②差动式自感传感器非线性失 真小,如当Δδ/δ=10％时 , 单线圈γ＜10％；而差动式的 γ ＜1％ ③采用差动式传感器，还能抵 消温度变化、电源波动、外界 干扰、电磁吸力等因素对传感 器的影响
传感器的主要分类
传感器的主要分类传感器是一个非常广泛应用于工业、医疗、航空航天、农业等领域的设备，它能够将各种物理量转换为电信号或其他易于处理的形式，从而让我们能够对环境的变化进行感知和控制。
根据其工作原理和应用领域的不同，传感器可以被分为多个主要分类。
1. 按照测量的物理量分类：- 压力传感器：测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻式传感器等。
- 温度传感器：测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻、红外传感器等。
- 湿度传感器：测量空气中的湿度，常见的有电容式传感器、电阻式传感器等。
- 流量传感器：测量液体或气体的流量，常见的有涡轮流量传感器、超声波传感器等。
- 光传感器：测量光线的强度或频率，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
- 加速度传感器：测量物体的加速度，常见的有压电传感器、光纤传感器等。
2. 按照传感器的工作原理分类：- 电阻性传感器：通过物理量的变化引起电阻值的改变，常见的有压阻式传感器、电位器等。
- 容性传感器：通过物理量的变化引起电容值的改变，常见的有电容式湿度传感器、触摸屏等。
- 电感性传感器：通过物理量的变化引起电感值的改变，常见的有磁力传感器、电感式传感器等。
- 压电性传感器：通过物理量的变化引起压电材料产生电荷，常见的有压电传感器、声波传感器等。
- 光学传感器：通过物理量的变化引起光的变化，常见的有光敏电阻、光电二极管等。
3. 按照传感器的应用领域分类：- 工业自动化传感器：常见的有压力传感器、温度传感器、液位传感器等，用于监测和控制工业过程中各种物理量的变化。
- 医疗传感器：常见的有心率传感器、血压传感器、血糖传感器等，用于监测患者的生命体征和健康状况。
- 环境监测传感器：常见的有温湿度传感器、PM2.5传感器、CO2传感器等，用于监测大气、水质和土壤等环境参数。
- 智能家居传感器：常见的有人体红外传感器、声音传感器、烟雾传感器等，用于实现家居设备的自动控制和安全监测。
- 农业传感器：常见的有土壤湿度传感器、光照传感器、气象传感器等，用于监测农作物的生长环境和农田的气候条件。
常用传感器工作原理(电感式)
6
变 面 积 式
N2µ0 A L= 2δ
传感器灵敏度为： 传感器灵敏度为：
dL N2µ0 k= = dA 2δ0
传感器
感传感器 灵敏度
感
7
变 间 隙 式
N µ0 A L= 2δ
2
L
传感器灵敏度为： 传感器灵敏度为：
N2µ0 A dL 0 k= =− dδ 2δ 2
∆L
∆δ
δ
愈小，则灵敏度k愈高。由于k 气隙 δ 愈小，则灵敏度k愈高。由于k不是常 会产生非线性误差， 数，会产生非线性误差，因此这种传感器常规定在 较小气隙变化范围内工作。设气隙变化为（ 较小气隙变化范围内工作。设气隙变化为（δ0，δ0＋ ∆δ），由于气隙变化甚小， ∆δ远小于 ），由于气隙变化甚小 远小于δ ∆δ），由于气隙变化甚小，即∆δ远小于δ0时（一般 要求小于10倍以上）， 进一步近似为： 10倍以上），k 要求小于10倍以上），k进一步近似为： x
3
1.自感式传感器 1.自感式传感器
传感器由线圈、铁心和衔铁组成。工作时衔铁与被测物体连接，被测物体 的位移引气隙磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。
NΦ L= I
I为线圈中所通交流电的有效值。 根据磁路的欧姆定律 两式联立得:
线圈
铁芯
Φ=
IN RM
δ
N2 L= RM
衔铁
∆δ
4
N2 L= Rm
线圈
15
3）自感传感器测量电路-交流电桥： 自感传感器测量电路-交流电桥：
前面已提到差动式结构可以提高灵敏度，改善线性，所以交流电桥也多采 用双臂工作形式。通常将传感器作为电桥的两个工作臂，电桥的平衡臂可 以是纯电阻，也可以是变压器的二次侧绕组或紧耦合电感线圈。
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电感式传感器分为24大类所有金属的感应范围恒定
工业行业、移动机械行业及润滑应用
具IO-lixxxxnk
全金属电感式传感器
适用于卫生区域
适用于冷却润滑剂应用
适用于移动机械行业
适用于焊接应用
安全传感器
适用于防爆区域
精巧型圆柱形设计
精巧型矩形设计
模拟传感器
适用于腐蚀性介质
AC/DC传感器
适用于输送系统
适用于高达180°C环境温度的应用
带长检测距离的区域传感器
环形及管状传感器
槽形传感器
用于NAMUR传感器的开关放大器
黑色金属的选择性检测
抗压传感器
用于转换传感器信号的开关放大器。