且比较稳定。 ④ 能实现远距离传输、记录、显示和控制
电感式传感器的不足 存在交流零位信号，不宜高频动态测量。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器 §2.2.2 互感式传感器 §2.2.3 电涡流式传感器 §2.2.4 电感式传感器的应用
《传感器原理及应用》
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
三、自感式传感器的测量电路
3.1 自感式传感器的等效电路
电感式传感器的线圈并非是纯 电感，该电感由有功分量和无功分 量两部分组成。
（2）补偿温度变化、电源频率变化等的 影响，从而减少了外界影响造成的误差。
3
4
1
差动螺 管式
差动变
2
截面式
12
差动变间隙式传感器 1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆
1
3
4
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式式传感器工作原理
自感式传感器即变磁阻式电感传感器：
利用线圈自感量的变化来实现测量的。
铁芯
传感器结构：线圈、铁芯和衔铁三部


0
3




L L0

0

1
0


0
2



《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L L0

0

1
0


器式）、电涡流式三种； 根据结构形式：气隙型、面积型和螺管型。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
电感式传感器的优点 ① 结构简单、可靠 ② 分辨率高 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，
动态测量范围：0.001 ~ 1mm。
为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传 感器。
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2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
差动式自感传感器
三种基本类型：
在实际使用中，常采用两个相同的传感线 圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器。
44
3
差动结构的特点：
（1）改善线性、提高灵敏度外；
变磁阻式传感器即自感式电感传感器
的基本类型： （1）变气隙厚度式
变气隙 厚度式
（2）变气隙面积式
变气 隙截
变截面式和螺管式
衔铁
面式 衔
线圈 铁芯
衔铁
铁
移 动 方
螺管 式
向
线圈
铁芯 δ
Δδ
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2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
线圈
分组成。
工作原理：铁芯和衔铁由磁导材料如
δ
硅钢片或铁镍合金制成，在铁芯和衔铁之间
有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分 衔铁
Δδ
与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生
线圈中电感量：
位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感 线圈的电感量变化。
因此只要能测出这种电感量的变化，
NΦ IN L
I RM
R
2
衔铁
线圈 l2
铁芯 δ
Δδ
磁导率 H/m
气隙截面积A保持不变，则L为δ的单值函 数，构成变气隙厚度式自感传感器。
2 R A
0
保持气隙间距δ不变，A随被测量（如位 移）变化，构成变气隙面积式自感传感器。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
自感式传感器基本类型
2.2 电感式传感器
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
被测非电量 电磁 自感系数L 测量 U、I、f 感应 互感系数M 电路
电感式传感器的定义 利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。
电感式传感器的感测量 位移、振动、压力、应变、流量、比重等。
电感式传感器的种类 根据转换原理：自感式（変磁阻式）、互感式（差动变压
衔铁
线圈
铁芯 δ
Δδ
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L
L0
0
线圈
铁芯
电感灵敏度
L
δ
K0

L0

1
0
衔铁
Δδ
变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因
此变间隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。
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2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
气隙厚度δ0 时自感系数
L0

AN 2 0 2
0
当衔铁上移Δδ时，传感
器气隙减小Δδ，即δ=δ0-Δδ， 则输出电感为
L L0 L

N 20 A 2(0
)

L0
1
0
0
2


当衔铁随被测体的初始位置向下移动
Δδ时，同理有
L L0


0

1 0 ຫໍສະໝຸດ 02

0
3



忽略高次项 线性处理
L
L0
0
因此既可确定衔铁位移量的大小又可
确定方向。
《传感器原理及应用》
线圈
铁芯 δ
衔铁
Δδ
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L

L0

L

L0
1
0
当Δδ/δ0<<1时，用泰勒级数展开成级 数形式
衔铁
线圈
铁芯 δ
Δδ
L
L0
L L0 1

0


0
2

就能确定衔铁位移量的大小和方向。
线圈匝 数
总磁阻
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2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理
l1
L NΦ Φ IN
I
RM
RM RF R
RF R 2
Rm R 0 A
RF

l1
1 A1

l2
2 A2
L N 2 0 AN 2