电感式传感器测试实验
测试技术第5讲--电感式传感器
meyyq@
电感式传感器
螺旋管式自感传感器
双螺管线圈差动型，较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性， 被用于电感测微计，其测量范围为0—300mm，最小分辨力为 0.5mm。这种传感器的线圈接于电桥，构成两个桥臀、线圈电感 LI、L2随铁芯位移而变化。
对 有 长 差 式 线 ， 沿 向 磁 强 H为 于 限 度 动 的 圈 其 轴 的 场 度 ： 线 长 l： 圈 度 IW l − 2x l + 2x 2x H= − + 2 2 2 2 2 2 2l 4r + (l − 2x) r +x 4r + (l + 2x) R： 圈 平 直 线 的 均 径 I： 圈 平 电 线 的 均 流 N： 圈 数 线 匝 线 的 向 场 布 不 匀 ， 确 理 上 感 推 很困 。 圈 轴 磁 分 是 均 的 精 的 论 电 值 导 难 本 程 作 细 析 课 不 详 分
meyyq@
电感式传感器
变面积式自感传感器
仅改变气隙截面积的自感传感器称为变截面积式自感 传感器。在忽略气隙边缘效应的条件下，电感的变化 由下式计算：
W2µ0 (S + ∆S) W2µ0S W2µ0∆S W2µ0S ∆S ∆S ∆L = L - L0 ≅ − = = ≅ L0 2x 2x 2x 2x S S
U0 =
2
Z
=
2 R0 + jwL0
≈
2
L0
=
2 δ0
（a）交流电桥测量电路 （b）变压器式电桥 图4- 7 自感式传感器测量电路
meyyq@
电感式传感器
自感传感器的测量电路
（2）变压器式交流电桥自感式 ） 传感器测量电路 传感器测量电路 变压器式交流电桥测量电路如图 （b）所示 当负截阻抗为无穷大 ）所示, 桥路输出电压： 时, 桥路输出电压： 当传感器的衔铁处于中间位置, 当传感器的衔铁处于中间位置 电桥平衡。 有Uo=0, 电桥平衡。 当传感器衔铁上移时, 当传感器衔铁上移时 即 Z1=Z+∆Z, Z2=Z-∆Z， ， 当传感器衔铁下移时, 当传感器衔铁下移时 则Z1=Z∆Z, Z2=Z+∆Z, 从上面两式可知, 从上面两式可知 衔铁上下移动 相同距离时, 相同距离时 输出电压的大小相 但方向相反, 由于是交流电压, 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 输出指示无法判断位移方向 须配合相敏检波电路来解决。 须配合相敏检波电路来解决。
传感器实验指导书2023
传感器实验指导书
一、实验目的
本实验旨在帮助学生了解和掌握各种传感器的原理及应用，通过实际操作加深对传感器技术的理解，提高实践能力和创新思维。
二、实验器材
电阻式传感器
电容式传感器
电感式传感器
压电式传感器
磁电式传感器
热电式传感器
光电式传感器
光纤传感器
化学传感器
生物传感器
三、实验步骤与操作方法
电阻式传感器实验：
（1）将电阻式传感器接入电路，测量其阻值；
（2）改变被测物体的电阻值，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电阻式传感器的输出特性。
电容式传感器实验：
（1）将电容式传感器接入电路，测量其电容值；
（2）改变被测物体的介电常数，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电容式传感器的输出特性。
电感式传感器实验：
（1）将电感式传感器接入电路，测量其电感值；
（2）改变被测物体的磁导率，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电感式传感器的输出特性。
压电式传感器实验：
（1）将压电式传感器接入电路，测量其输出电压；（2）施加压力或振动，观察电路中电压的变化；（3）记录实验数据，分析压电式传感器的输出特性。
磁电式传感器实验：
（1）将磁电式传感器接入电路，测量其输出电压；（2）改变磁场强度，观察电路中电压的变化；
（3）记录实验数据，分析磁电式传感器的输出特性。
测试技术差动电感式传感器位移特性试验
差动电感式传感器位移特性试验
一、实验目的
了解差动电感式传感器的原理。
比较和差动变压器传感器的不同，
二、实验仪器：
差动传感器、信号源、相敏检波模块、差动变压器实验模块、电压表、示波器、测微头、。
三、实验原理
差动螺管式电感传感器由电感线圈的二个次级线圈反相串接而成，工作在自感基础上，由于衔铁在线圈中位置的变化使二个线圈电感量发生变化，包括两个线圈在内组成的电桥电路的输出电压信号因而发生相应变化。
四、试验内容与步骤
1、将传感器安装在差动变压器模块上，将传感器引线插入试验模块插座中。
2、连接主机与试验模块电源线，按下图连线组成测试系统，两个次级线圈必须接成差动状态。
3、使差动传感器的铁芯偏在一边，使差分放大器有一个较大的输出，调节移相器使输入输出同相或者反相，然后调节电感传感器铁芯到中间位置，直至差分放大器输出波形最小。
4、调节RW1和RW2使电压表显示为零，当衔铁在线圈中左右位移时，L2≠L3，电桥失衡，输出电压信号的大小与衔铁位移量成比例。
5、以衔铁位置居中为起点，分别向左、向右各位移5㎜，记录U、X值并填入下表（每位移0.5㎜记录一个数值）：
五、试验报告：
根据实验记录的数据依次作出U-X曲线，求出灵敏度S，指出线性工作范围。
传感器与检测技术电感式传感器
07电感式压力变送器——电感式传感器的测试项目描述•YSG系列电感压力变送器由机械指示压力表和电子放大器组成，它即通过指针直接指示压力值，便于现场检查于调校，同时还将被测介质的压力值转换成4～20mA的标准直流信号，便于较长距离传送。
具有直观、稳定性好、温漂小等优点，可用于各种工作生产过程和测量系统中压力或负压的测量及信号传送，实现生产过程的自动检测与控制。
电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置。
优点：①结构简单、可靠，测量力小衔铁为0.5～200×10-5N时，磁吸力为(1~10)×10-5N。
②分辨力高机械位移：0.1μm，甚至更小；角位移：0.1角秒。
输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。
③重复性好，线性度优良在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好，且比较稳定。
不足：存在交流零位信号，不宜于高频动态测量。
知识准备•一、自感式传感器•自感式传感器（也叫变磁阻式电感传感器）是利用自感量随气隙变化而改变的原理制成的，可直接用来测量位移量。
它主要由线圈、铁芯、衔铁等部分组成。
自感式传感器主要有闭磁路变隙式和开磁路螺线管式，它们又都可以分为单线圈式与差动式两种结构形式。
2022/1/235电感量计算公式 ：请分析电感量L 与气隙厚度δ及气隙的有效截面积A 之间的关系，并讨论有关线性度的问题。
N ：线圈匝数；A ：气隙的有效截面积；μ 0 ：真空磁导率；δ ：气隙厚度。
6•先看一个实验：–将一只220V交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器的36V交流电压源上，如下页图所示。
开始毫安表的示值约为几十毫安。
–用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。
当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。
7自感传感器的基本工作原理演示F 36V交流毫安表8自感传感器的基本工作原理演示☞ 气隙变小，电感变大，电流变小F•（一）基本自感式传感器• 1.工作原理•基本变间隙自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁组成，结构如图3.1所示。
传感器检测实验报告
一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。
2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。
3. 通过实验，验证传感器检测的准确性和可靠性。
4. 培养动手能力和分析问题的能力。
二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。
本实验主要涉及以下几种传感器：1. 电阻应变式传感器：利用应变片将应变转换为电阻变化，从而测量应变。
2. 电感式传感器：利用线圈的自感或互感变化，将物理量转换为电感变化，从而测量物理量。
3. 电容传感器：利用电容的变化，将物理量转换为电容变化，从而测量物理量。
4. 压电式传感器：利用压电效应，将物理量转换为电荷变化，从而测量物理量。
三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。
（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。
（3）观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。
（4）分析应变值和电压值之间的关系，验证电阻应变式传感器的检测原理。
2. 电感式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。
（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。
（3）观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。
（4）分析电感值和电压值之间的关系，验证电感式传感器的检测原理。
3. 电容传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。
（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。
（3）观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。
（4）分析电容值和电压值之间的关系，验证电容传感器检测原理。
4. 压电式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。
（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。
模拟量电感式传感器实验指导书
模拟量电感式传感器实验指导书注意事项实验设备安装步骤1、断开实验电源2、实验用设备组合搭建3、实验线路连接4、依据实验指导书认真检查设备及接线5、开启实验电源（24V DC/4.5A）实验完毕1、断开实验电源2、断开实验线路3、整理实验设备及工具连接线和插头颜色说明：颜色缩写黑棕蓝白红绿黄电压-电流转换开关：通过电压-电流转换开关将电压信号连接到输出0，电流信号连接到输出1。
转换开关切换每个输入接口到各自的输出接口。
电压-电流转换开关接线原理图模拟量电感式传感器一、实验目的1、确定模拟量电感式传感器的特性曲线；2、测量对象对模拟量电感式传感器输出信号的影响；二、实验原理模拟量电感式传感器包括一个带有电感线圈的振荡回路、电容器以及一个放大器的并联回路。
通过线圈的磁芯在外部产生电磁场。
如果一个电感应材料进入该磁场活动区域中，根据电感原理产生涡流，将使振荡减弱。
由于传导率、渗透性、尺寸和距离的不同，振荡的衰减也不相同。
振荡的衰减通过后续产生的输出信号来进行评价，在一定的测量范围内，输出信号与传感器、材料间的距离成正比。
1 振荡器2 解调器3 放大器4 线性装置5 输出信号调节6 外部电压 7内部恒定电源 8线圈 9 输出（mV或mA）图1-1 模拟量电感式传感器结构图三、实验仪器仪器数量名称模拟信号转换板电压-电流转换开关模拟量电感式传感器位移滑板游标卡尺数字万用表零件3：低碳钢90x30mm 零件4：不锈钢90x30mm 零件5：铝90x30mm 零件6：黄铜90x30mm 零件7：铜90x30mm零件11：低碳钢30x30mm 零件12：低碳钢25x25mm零件13：低碳钢20x20mm 零件14：低碳钢15x15mm 零件15：低碳钢10x10mm 零件16：低碳钢5x5mm 台式稳压电源（24V DC/4.5A）四、实验内容1 确定模拟量电感式传感器的特性曲线游标卡尺安装时，位移滑板设定在“0”。
电感式传感器实训报告
#### 一、实训背景随着科学技术的不断发展，传感器技术在各个领域的应用越来越广泛。
电感式传感器作为一种常见的传感器，具有结构简单、响应速度快、精度高等优点，在位移、压力、流量等测量领域有着广泛的应用。
为了更好地理解和掌握电感式传感器的工作原理和应用，我们进行了电感式传感器的实训。
#### 二、实训目的1. 理解电感式传感器的基本原理和工作原理。
2. 掌握电感式传感器的结构、性能和特点。
3. 学会电感式传感器的安装、调试和故障排除。
4. 了解电感式传感器在实际工程中的应用。
#### 三、实训内容1. 电感式传感器原理讲解- 介绍了电感式传感器的基本原理，即通过电磁感应将被测量的非电量转换为电感的变化，再通过测量电路转换为电压或电流的变化量输出。
- 讲解了自感式、互感式和电涡流式传感器的区别和特点。
2. 电感式传感器结构分析- 分析了电感式传感器的结构，包括线圈、铁芯、衔铁、磁芯等部分。
- 讲解了各部分的作用和相互关系。
3. 电感式传感器性能测试- 通过实验测试了电感式传感器的灵敏度、线性度、分辨率等性能指标。
- 分析了影响电感式传感器性能的因素。
4. 电感式传感器应用案例分析- 介绍了电感式传感器在位移、压力、流量等测量领域的应用案例。
- 分析了电感式传感器在实际工程中的应用优势和局限性。
5. 电感式传感器安装与调试- 讲解了电感式传感器的安装方法，包括接线、定位、固定等。
- 介绍了电感式传感器的调试方法，包括参数设置、校准、调整等。
6. 电感式传感器故障排除- 分析了电感式传感器常见的故障现象和原因。
- 介绍了故障排除的方法和技巧。
#### 四、实训过程1. 理论学习- 通过查阅资料和教师讲解，了解了电感式传感器的基本原理、结构、性能和应用。
- 分析了电感式传感器的优缺点，以及在各个领域的应用情况。
2. 实验操作- 按照实验指导书的要求，进行了电感式传感器的性能测试实验。
- 通过实际操作，掌握了电感式传感器的安装、调试和故障排除方法。
普通物理II实验-实验八 电感位移传感器特性研究
实验八电感位移传感器特性研究【实验目的】1.了解电感位移传感器工作原理；2.测量自感式传感器特性；3.测量差动变压器式传感器特性。
【实验原理】1．自感式位移传感器当磁棒插入线圈中并发生位移时，回路自感的大小与这回路所围面积的磁链数有关，由于磁棒在外部的磁感线是发散的、密度较稀，在内部的磁感线密度很大，所以自感L随磁棒位移x而发生变化。
而自感式传感器是把被待测位移变化转换成自感L变化的一种传感器。
自感式传感器的自变量为L，电感测量常见方法有以下两种。
（1）RL分压法测电感图9.1（a）所示的RL分压法测量电感接线图，因为电感的电流落后电压90°，而串联电路流过的电流是相同的，所以电感的电流与电阻的电压同相位。
我们把电阻电压VR放在X轴上，则电感电压VL在Y轴正向。
因为串联电路流过的电流相同，所以我们可以把电流因子约去。
由图9.1（b）可知V R V i =√VR2+VL2=√1+(ωL/R)（1）L=Rω√(Vi/VR)2−1（2）所以，只要已知R、ω、Vi ，测量VR即可求出L。
（2）LC谐振电流法测量电感如图9.2所示，我们再在RL回路中串入一个电容C。
串联电路流过各元件的电流相同，但电容上的电压落后电流90°。
我们仍把电阻上的电压作为参考量放在x轴，那么，电容电压将位于y轴的负方向。
这样电容上的电压和电感上的电压都位于y轴且方向相反。
一种特殊情况下，无论电感和电容的值是多少，总能找到一个频率使得VC=VL，由图9.2（b）看出，在y方向上的合成量为零。
这种情况称之为谐振，此时回路电流为谐振电流，用取样电阻R就得到了取样电压，此时取样信号与信号源信号同相位且为最大值，利用这个特点，我们可以测量精确电感。
由VC=VL，约去电流因子我们有XC=XL，即ωL=1（3）ωC（4）L=1ω2C可以看出，只要信号源频率、电容C已知，L就可以计算。
这种测量方式避免了测量仪表直接加在被测元件上，对于小容量电容测量很有好处，由于是比较相位，所以特别灵敏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
福建江夏学院
《传感器技术》实验报告
姓名
班级学号实验日期课程名称传感器技术指导教师成绩
实验名称：电感式传感器测试实验
一、实验目地：
1．了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。
2．利用差动螺管式电感传感器进行位移测量。
3．了解不同的激励频率对差动螺管式电感传感器的影响。
实验一. 差动变压器的基本结构及原理
二、实验原理：
差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。
初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。
差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。
其原理及输出特性见图（9）
三、实验环境
差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。
R 1
L K
R 3R 2
Lo Lo
Ma Mb Lv 5KHZ 示波器第一通道第二通道
四、实验步骤：
1．按图接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示波器
第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv／格。
2．音频振荡器输出频率5KHZ，输出值V P－P2V。
3．用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变
两个次级线圈的串接端。
4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输出电压
V P－P值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。
位移
mm
电压
V
5. 根据表格所列结果，画出Vop-p－X曲线，指出线性工作范围。
（可附在后面）
实验二. 差动螺管式电感传感器位移测量
二、实验原理：
利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。
衔铁和线圈的相对位置变化引起螺管
线圈电感值的变化。
次级二个线圈必须呈差动状态连接，当衔铁移动时将使一个线圈电
感增加，而另一线圈的电感减小。
三、实验环境
差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、
电压表、示波器、测微头。
四、实验步骤：
1．差动变压器二个次级线圈组成差动状态，按图接线，音频振荡器LV端做为恒流源供电，差动放大器增益适度。
差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成
电桥的四臂，电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。
2．旋动测微头使衔铁在线圈中位置居中，此时Lo′＝Lo″，系统输出为零。
3．当衔铁上、下移动时，Lo′≠Lo″，电桥失衡就有输出，大小与衔铁位移量成
比例，相位则与衔铁移动方向有关，衔铁向上移动和向下移动时输出波形相位相差约
180°，由于电桥输出是一个调幅波，因此必须经过相敏检波器后才能判断电压极性，以
衔铁位置居中为起点，分别向上、向下各位移5mm，记录V，X值，做出V－X曲线，求出灵敏度。
Xmm
V
实验三. 激励频率对电感传感器的影响
二、实验原理：
改变输入信号的频率，观察输出灵敏度受到的影响。
三、实验环境
差动变压器、电桥、音频振荡器、差动放大器、双线示波器、测微头。
四、实验步骤：
1．差动放大器增益适度，调零，按图接线。
2．装上测微头，调整衔铁处于线圈中间位置，调节电桥使系统输出为最小。
3．选择不同的音频振荡器频率，旋动测微头，移动衔铁，每隔1mm从示波器读出V P-P值，填入表格
X(mm)
Y(V)
f(Hz)
1000
2000
4000
6000
8000
10K
5．根据所测数据在同一坐标上做出V－X曲线，计算灵敏度，并做出灵敏度与频率的关系曲线。
由此可以看出，差动螺管式电感传感器的灵敏度与频率特性密切相关，在某一个特
定频率时，传感器最为灵敏，在其两边，灵敏度都有所下降，故测试系统中应选用这个
激励频率。