传感器课程设计-电感式位移传感器要点
传感器课程设计_电感式位移传感器
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].北京：机械工业，2005：5-9.[3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业，2007: 48-50.[4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：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。
电感传感器课程设计
电感传感器课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生掌握电感传感器的基本原理、结构和应用，培养学生运用电感传感器进行实际测量和分析的能力。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：学生能够理解电感传感器的工作原理、主要组成部分及其特性，掌握电感传感器的种类和应用领域。
2.技能目标：学生能够运用电感传感器进行实际测量，分析测量数据，并能针对具体问题提出解决策略。
3.情感态度价值观目标：培养学生对新技术的敏感度和好奇心，增强学生对电子信息技术的认同感，提高学生运用先进技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电感传感器的基本原理：介绍电感传感器的工作原理、特性以及主要组成部分。
2.电感传感器的种类与应用：介绍不同类型的电感传感器及其在各个领域的应用。
3.电感传感器的测量技术：讲解电感传感器的测量原理、测量方法以及数据处理。
4.电感传感器在实际工程中的应用案例：分析实际工程中电感传感器的应用，培养学生运用知识解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解电感传感器的基本原理、特性以及测量技术。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解电感传感器的应用。
3.实验法：让学生亲自动手进行实验，巩固所学知识，提高实际操作能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《电感传感器及其应用》等相关教材，为学生提供理论学习的参考。
2.参考书：提供相关的学术论文和书籍，帮助学生拓展知识面。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学的趣味性。
4.实验设备：准备电感传感器实验装置，让学生能够进行实际操作和测量。
五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。
传感器综述及电感式位移传感器分析
传感器综述测量两类位移：线位移,物位移传感器分类：电涡流式激光式精密电阻式、电容式、电感式小位移变压器式中位移电位器式大位移电容传感器：把位移的变化换作电容的变化进行制作的。
适合高频测量。
优点：它具有灵敏度高、能实现非接触量的测量，而且可以在恶劣场合下工作。
缺点：输出特性的非线性，对绝缘电阻要求比较高。
对连接线缆有很高的要求，它要有屏蔽性能；而且最好选用高频电源用来供电。
目前状况：现在做的最好的电容式位移传感器可以测量0.001 微米的位移，误差非常小。
电感传感器：将测量量换作线圈自感或互感的变化的传感器。
线位移，角位移都可测。
优点：灵敏度高；输出信号比较大，因此有利于信号的传输缺点：频率响应较低,不宜于高频动态测量。
常用的：1、变气隙型中电感的变化与传感器中活动衔铁的位移相对应。
2、变面积型是用铁芯与衔铁之间重合面积的变化来反映位移。
3、螺管型是衔铁插入长度的变化导致电感变化的原理。
变压器式传感器：线圈中感应电动势随着位移的变化而变化。
优点：灵敏度都很高，有时都不用放大器。
缺点：在于质量一般比较大，不应用于高频场合。
电涡流式传感器：基于电涡流效应，它的感应参数是阻抗的变化，尽量使阻抗是位移的函数，它还与被测物体的形状跟尺寸有关。
量程一般在0 到80 毫米。
电阻式传感器：通过测量变化的电阻值来计算位移的变化。
电位器式：适合测量位移大、精度要求不高的场合。
应变式：利用电阻应变效应，它具有线性度跟分辨率都比较高，失真小的优点。
电感式位移传感器分析一、硬件组成电感测微仪的硬件电路主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检波器及单片机系统。
正弦波振荡器为电感式传感器和相敏检波器提供了频率和幅值稳定的激励电压.正弦波振荡器输出的信号加到测量头中。
工件的微小位移经电感式传感器的测头带动两线圈内衔铁移动，使两线圈内的电感量发生相对的变化。
当衔铁处于两线圈的中间位置时，两线圈的电感量相等，电桥平衡。
当测头带动衔铁上下移动时，若上线圈的电感量增加，下线圈的电感量则减少；若上线圈的电感量减少，下线圈的电感量则增加。
电感式位移传感器的设计(9页)
电感式位移传感器的设计（第1页）一、设计背景位移传感器在现代工业生产中扮演着重要角色，广泛应用于机械制造、自动化控制、航空航天等领域。
电感式位移传感器作为一种常见的位移检测装置，具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
本文将详细介绍电感式位移传感器的设计过程。
二、工作原理电感式位移传感器是基于电磁感应原理设计的。
当传感器中的激励线圈通以交流电流时，会在周围产生交变磁场。
当被测物体（通常是金属目标物）进入该磁场并发生位移时，会导致磁路的磁阻发生变化，进而引起线圈感应电动势的变化。
通过检测感应电动势的变化，即可实现对位移量的精确测量。
三、设计目标1. 确保传感器具有较高的测量精度和分辨率；2. 提高传感器的线性度和稳定性；3. 优化传感器结构，使其便于安装和维护；4. 降低成本，提高传感器的性价比。
四、传感器结构设计1. 激励线圈设计（1）线圈的匝数：匝数越多，产生的磁场强度越大，但线圈电阻也会增加，导致功耗增大。
因此，需在磁场强度和功耗之间寻找平衡。
（2）线圈的材料：选择具有较高磁导率和电阻率的材料，以提高线圈的性能。
（3）线圈的形状：根据实际应用场景，设计合适的线圈形状，使其在有限的空间内产生较强的磁场。
2. 检测线圈设计（1）线圈与激励线圈的相对位置：确保检测线圈能充分感应到激励线圈的磁场变化。
（2）线圈的匝数：匝数越多，感应电动势越大，但线圈电阻也会增加。
需在灵敏度与功耗之间进行权衡。
（3）线圈的材料：选择具有较高磁导率和电阻率的材料。
电感式位移传感器的设计（第2页）五、信号处理电路设计1. 激励信号源（1）频率选择：激励信号的频率应适中，频率太低会导致灵敏度下降，频率太高则可能引起电磁干扰。
（2）幅值稳定：确保激励信号幅值稳定，以减少测量误差。
2. 感应电动势检测感应电动势的检测是位移测量的关键步骤。
检测电路设计如下：（1）放大电路：由于感应电动势信号较弱，需通过放大电路对其进行放大，以便后续处理。
电感式微位移传感器讲解
《传感器原理及应用》课程考核论文题目电感式微位移传感器分析及应用实例班级学号姓名成绩机械与汽车工程学院机械电子工程系二零一四年五月目录摘要 2 引言 2一、电感式传感器组成及原理 3二、电感测头的结构11三、差动变压器应用11四、电感式微位移传感器应用实例12 参考文献23电感式微位移传感器分析及应用实例摘要：随着现代制造业的规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高。
要保证产品质量，对产品的检测和质量管理都提出了更高的要求。
电感式微位移传感器是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪器,应用于微位移测量已有比较长的历史. 本文主要对电感式微位移传感器进行了系统性分析，阐述了其物理效应、构成、结构、测量电路、显示装置等基本内容，并在网上对此传感器进行了选型，结合其产品手册/使用说明书，详细说明了此传感器的用法，并进行了举例说明。
关键词: 电感式传感器，相敏检波，零点残余电压Abstract:With modern manufacturing scale expands gradually, more and more high degree of automation. To ensure the quality of product, the product testing and quality management are put forward higher requirements. Inductive micrometer is a kind of extremely high resolution, reliable operation, long service life measuring instrument, used in the micro displacement measurement has a long history. This article mainly has carried on the systematic analysis to inductance displacement of weak, expounds the physical effect, composition, structure, measuring circuit, display device, the basic content, and for the selection of this sensor on the net,combined with its product manuals operating instructions, detailed the use of the sensor, and an example was carried out.Key words: Inductive sensor, phase sensitive detection, zero residual voltage引言电感式微位移传感器又称电感式测微仪是一种能够测量微小尺寸变化的精密测量仪器，它由主体和测头两部分组成，配上相应的测量装置（例如测量台架等），能够完成各种精密测量。
传感器与检测技术第2章(3)-电感式位移传感器
4 4
3
4
2 2 1 （a） 变气隙型 （b） 变面积型
差动式自感传感器 1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆
21
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理 差动式与单线圈电感式传感器相比，具有优点： ① 线性好； ② 灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号 大一倍； ③ 温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度 的影响，由于能互相抵消而减小； ④ 电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而 减小。
1
四 电感式传感器
电感式传感器的工作基础：电磁感应 电感式位移传感器是将被测物理量位移转化
为自感L、互感M的变化，并通过测量电感 量的变化确定位移量。 由于电感式位移传感器输出功率大、灵敏度 高、稳定性好等优点，所以得到广泛应用。
2
四 电感式传感器
被测非电量
电磁 感应
自感系数 L 自感系数L 互感系数M M
2 1 3
4
30
（二）互感式传感器—差动变压器
1.互感式传感器的结构与工作原理
初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器
的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两 个线圈反相串接而成，且以差动方式输出，相当 于变压器的副边。所以又把这种传感器称为差动 变压器式电感传感器，通常简称为差动变压器。 1 3
N 0 S0 N L R 2
2
2
L= f (δ ) δ ，S
电感传感器特性
8
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理
线圈
铁芯
δ
衔铁 Δδ
9
（一）自感式传感器
1.自感式传感器的工作原理 变气隙式自感传感器的输出特性
电感式位移传感器的设计
电感式位移传感器的设计摘要：针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种新的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系统中。
一、引言（一）传感器的定义国家标准 GB7665- 87 对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
”传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，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。
（二）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，微观上要观察小到纳米的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到秒的瞬间反应。
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、超弱磁砀等等。
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。
位移传感器课程设计
位移传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解位移传感器的基本概念，掌握其工作原理和分类；2. 学生能够运用物理知识，解释位移传感器在实际应用中的功能；3. 学生了解位移传感器在自动化、机器人技术等领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够正确操作位移传感器，进行简单的数据采集和信号处理；2. 学生通过实际操作，培养动手能力和问题解决能力；3. 学生学会使用相关软件对位移传感器数据进行处理和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理科学的兴趣，提高探索未知、创新实践的精神；2. 学生认识到位移传感器在现代科技发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力。
课程性质：本课程属于物理学科，结合传感器技术，旨在培养学生的实践能力和创新精神。
学生特点：本年级学生具有一定的物理知识基础，对新兴科技具有好奇心，动手能力较强。
教学要求：结合课程内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的综合素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 位移传感器基础知识：- 传感器定义、作用及分类；- 位移传感器原理及其在自动化领域的应用。
2. 位移传感器的种类及特点：- 电位计式、光栅式、磁电式等位移传感器的工作原理和性能比较；- 各类位移传感器在实际应用中的优缺点分析。
3. 位移传感器的操作与数据处理：- 位移传感器的安装、调试及使用方法；- 使用相关软件（如Excel、Processing等）对采集到的数据进行处理和分析；- 数据处理过程中常见问题及解决方法。
4. 实践项目：- 设计简单的位移测量实验，培养学生的动手实践能力；- 结合课程内容，开展小组合作项目，提高学生团队协作能力。
教材章节关联：- 《物理》教材中有关传感器的内容；- 《传感器原理与应用》教材中关于位移传感器的章节。
教学内容安排与进度：- 第一课时：位移传感器基础知识及分类；- 第二课时：各类位移传感器的工作原理及特点；- 第三课时：位移传感器的操作与数据处理；- 第四课时：实践项目及小组合作项目展示与总结。
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传感器课程设计-电感式位移传感器要点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姓名祖景瑞学号120601240222主要内容：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范围内位移的测量，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].南京：东南大学出版社，2006：68-69.[2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9.[3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50.[4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，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；测量位移；位移传感器目录一、设计要求 01.功能与用途 02. 课题研究的意义 03. 国内外发展现状 0二、方案设计 (1)1、方案一 (1)2. 方案二 (3)三、传感器工作原理 (4)四、电路的工作原理 (5)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (5)1、正弦激励电路 (5)2、相敏检波电路设计 (6)3、程控放大电路 (7)4、A/D转换电路模块 (7)5、参数计算 (8)6、器件选择 (9)7、系统需要的元器件清单 (9)六、总结 (10)参考文献 (11)电感式位移传感器应用电路设计一、设计要求1.功能与用途本设计要应用电感式传感器的原理来设计一个位移传感器的应用电路，要求能够检测能够检测0~20cm的位移；电压输出为1~5V；电流输出为4~20mA；并且能够通过LED进行数字显示，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点。
2.课题研究的意义无论是科学研究还是生产实践，需要进行位移测量的场合非常多，可用于位移测量的传感器的种类也很多。
随着现代制造业的规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高。
要保证产品质量，对产品的检测和质量管理都提出了更高的要求。
我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。
电感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪,应用于微位移测量已有比较长的历史.国外生产的电感测微仪产品比较成熟,精度高、性能稳定,但价格昂贵.国内生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不高、高精度量程范围小等问题,一直与国外的传感器水平保持一定的差距.在超精密加工技术迅猛发展的今天,这种测量精度越来越显得不适应加工技术发展的需求.该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进.对电感测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行分析及相应设计。
3.国内外发展现状电感式传感器利用电磁感应将被测位移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。
传感器分为自感式、互感式(如LVDT)、电涡流式三种。
电感式传感器具有灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化,传感器非线性误差可达0.05%-0.1%。
伴随着各国航空航天、船舶等军事领域,及工业控制和农业现代化的不断发展,对位移传感器的需求量也不断上升,同时要求位移传感器不断地进行技术革新,不断地有新技术、新材料的运用,以满足不同场合、不同环境条件的需求。
位移传感器的应用已经得到了广泛的发展,几乎可以用于各个领域的位移、位置、行程的自动测量和自动控制,以及测量预先被变成位移的各种物理量,比如:伸缩、膨胀、差压、振动、应变、流量、厚度、重量等等。
位移传感器同其他传感器一样,其发展的总趋势就是利用新材料、新工艺实现微型化、集成化、智能化,利用新原理、新方法实现更多种类的信息获取,辅以先进的信息处理技术提高传感器的各项技术指标,以适应更广泛的应用需求。
(1) 微型化。
各种控制仪器设备的功能越来越多,要求各个部件体积能占位置越小越好,因而传感器本身体积也是越小越好,这就要求发展新的材料和加工技术。
近年来,随着微电子技术和微机械加工技术的日趋成熟,传感器制作技术进入了一个展新阶段。
微电子技术和微机械加工技术相结合,器件结构从二维到三维,实现了进一步微型化、低功耗。
(2) 集成化。
集成传感器的优势是传统传感器无法达到的,它不仅是一个简单的传感器,而且将辅助电路中的元件与传感元件同时集成在一块芯片上,使之具有校准、补偿、自诊断和网络通信的功能,可降低成本、增加产量。
把传感器、信号调节电路、单片机集成在一个芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器已经成为一个新的发展趋势。
(3) 智能化。
智能化传感器是一种带微处理器的传感器,是微型计算机和传感器相结合的成果,它兼有检测、判断和信息处理功能,与传统传感器相比有很多优点,具有判断和信息处理功能,可实现多传感器、多参数测量,有自检、自校和自诊断功能,测量数据可存取,且具有数据通信接口,能与微型计算机直接通信。
智能化传感器已从传统传感器的单一功能、单一检测向多功能和多变量检测方向发展,它的准确度、稳定性和可靠性都是传统传感器不可比拟的。
(4) 无线网络化。
无线传感器网络是当前国际上备受关注的、多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域,它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。
从而真正实现“无处不在的计算”理念。
二、方案设计1、方案一利用电感式传感器的原理设计一个位移传感器的应用电路，设计的总体模块主要由直流稳压电源、振荡电路、电感传感器、解调器、差动放大电路、V/I 转换电路、A/D 转换电路、LED显示电路等构成。
总体设计框图如下。
图1 电感式位移传感器的设计总体框图图2为为螺管式自感传感器结构原理图。
它由平均半径为 r 的螺管线圈、衔铁和磁性套筒等组成。
随着衔铁插入的深度的不同将引起线圈泄露路径中磁阻变化，从而使线圈的电感发生变化。
根据磁路结构，磁通主要由两部分构成：沿轴向贯穿整个线圈后闭合的主磁通φm 和经衔铁侧面气隙闭合的侧磁通φs 。
因气隙较大，故磁性材料的磁阻可忽略不计。
图2螺管式自感传感器原理图侧磁通通过衔铁侧面与线圈交链，交链部分只是衔铁侧面遮盖部分的线圈。
在线圈的轴向不同位置处，磁势是不同的，且交链到的线圈匝数也不一样。
由图 2可知离线圈端面 x 处的磁势，根据两同心圆柱面磁极间的磁导计算公式，可得半径为 ra 的衔铁与内径为 D 的磁性套筒间的比磁导。
于是，可得微分单元磁导以及x 处的微分单元磁通。
整个线圈的总磁链为主磁链和侧磁链之和。
由于传感器轴向气隙较大，存在磁通边缘效应，故可认为在衔铁移动的一定范围内主磁通近似不变。
这时，衔铁位移仅引起侧电感 Ls 变化。
直流稳压电振荡电路 电感式传感解调 差动放大电V/I 转换电取样 A/D 转换电LED 显示220V图3 磁通半径作用修正系数2.方案二系统主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检波器、A/D 转换、LCD 显示及单片机系统。
正弦波振荡器为电感式传感器和相敏检波器提供了频率和幅值稳定的激励电压，正弦波振荡器输出的信号加到测量头中由线圈和电位器组成 的电感桥路上。
工件的微小位移经电感式传感器的测头带动两线圈内衔铁移动，使两线圈内的电感量发生相对的变化。
当衔铁处于两线圈的中间位置时，两线圈的电感量相等，电桥平衡。
当测头带动衔铁上下移动时，若上线圈的电感量增加，下线圈的电感量则减少；若上线圈的电感量减少，下线圈的电感量则增加。
交流阻抗相应地变化，电桥失去平衡从而输出了一个幅值与位移成正 比，频率与振荡器频率相同，相位与位移方向相对应的调制信号。
此信号由相 敏检波器鉴出极性，得到一个与衔铁位移相对应的直流电压信号，经放大和 A/D 转换后输入到单片机，经过数据处理进行显示。
总体设计框图如下。
图4 电感式位移传感器的设计总体框图 正弦激电感式相敏检程控放LCD A/D 转换三、传感器工作原理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。
电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。
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。
图4 自感式传感器工作原理示意图电感式传感器的原理是：自感式传感器是把被测量变化转换成自感L 的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。
传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯的位移量的大小和方向。
m m m m R F NI F =Φ=, （1）m R N L 2= （2） 式中：N ——线圈匝数；Rm——磁路的总磁阻。
四、电路的工作原理该系统主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检波器、A/D转换、LCD显示及单片机系统。