自感式传感器的应用自感式传感器和互感式传感器的特点各是什么

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2020-05-15 03:36:12 来源：朵拉利品网

1, 自感式传感器和互感式传感器的特点各是什么

互感器传感器利用互感特性，一般包含两个以上的电感元件，且电感元件之间有较紧密的电磁耦合。例如：电压互感器就是一种互感器传感器。
自感传感器利用自感特性，利用的是被测量变化引起电感值变化的特性，例如：电感式麦克风就是一种自感传感器。
电感式传感器大致可以分为自感式、互感式和涡流式三种。也有将互感式和涡流式统称为互感式。
三种传感器都是基于电磁感应原理。准确定义或者详细原理不便一一细说。
举两个例子说明：
1、拾音器，一个线圈内部有一个磁铁，线圈遇到声音振动时，线圈与磁铁的相对位置改变，电感量改变，输出电信号随之改变。这属于自感式传感器。也就是说，自感式传感器是利用自身电感的变化实现传感的。
2、互感器，互感器有两个线圈，两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，一次绕组的电能转变为磁场能，通过铁芯又转变为二次绕组的电能。这个过程中，传感器直接将一次绕组的电能变化通过磁场传输到二次绕组，而两个线圈的自感和互感都没有变化。

2, 自感式传感器应用于哪些领域

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S0成正比；与空气隙长度l0所反比。
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：
以上结论在满足Δl/l0从提高灵敏度的角度看，初始空气隙l0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。如采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。
3、等效电路
自感式传感器从电路角度来看并非纯电感，它既有线圈的铜耗，又有铁芯的涡流及磁滞损耗，这可用折合的有功电阻抗Rq表示。此外，无功阻抗除电感之外还包括绕组间分布电容。这部分电容用集总参数C表示，一个电感线圈的完整等效电路可用图3-4表示。
式中 Rm---磁路总磁阻；
Za---铁芯部分的磁阻抗；
Z0--空气隙的磁阻抗。
4、转换电路
一、调幅电路
调幅电路的一种主要形式是交流电桥。图（a）所示为交流电桥的一般形式。桥臂Zi可以是电阻、电抗或阻抗元件。当空载时，其输出称为开路输出电压，表达式如下。式中U为电源电压。
图交流电桥的一般形式及等效电路
(a)电阻平衡臂电桥（b）变压器电桥
二、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f的变化。一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路中，如图（a）所示。当L变化时，振荡频率随之变化，根据的f大小即可测出被测量值。当L有了微小变化ΔL后，频率变化Δf为
图调频电路
三、调相电路
调相电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压相位φ的变化。图（a）所示是一个相位电桥，一臂为传感器L，另一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上压降UL与UR互相垂直，如图（b）所示。当电感L变化时，输出电压U0的幅值不变，相位角φ随之变化。
φ与L的关系为
式中ω--电源角频率
图调相电路
5、零点残余电压
它表现在电桥预平衡时，无法实现平衡，最后总要存在着某个输出值ΔU0，这称为零点残余电压，如图所示。
图 U0-l特性
6、自感式传感器的特点以及应用
自感式传感器有如下几个特点：
①灵敏度比较好，目前可测0.1μm的直线位移，输出信号比较大、信噪比较好；
②测量范围比较小，适用于测量较小位移；
③存在非线性；
④消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器，这是由于它有较大的电磁吸力的缘故；
⑤工艺要求不高，加工容易。

名词解释

传感器

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。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

自感

由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象。

互感

当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。互感现象是一种常见的电磁感应现象，不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间