第6章电感式传感器
6.1自感式电感传感器
6.1.1工作原理
自感式电感传感器由线圈、铁芯和衔铁组成，铁芯与衔铁之间留有空气隙δ，衔铁与运动部件相连，如图6.1.1所示。

当衔铁随被测量变化上下移动时，由于间隙δ的变化使磁路的磁阻发生变化，从而引起线圈电感量L的变化。

当传感器与测量电路连接后，可将电感量的变化转化成电压、电流或频率的变化，实现由非电量到电量的转换。

可见，自感式传感器实质上是一个具有可变气隙的铁心线圈。

按磁路几何参数变化形式的不同，目前常用的自感式传感器有变气隙式、变面积式和螺管式。

图6.1.1自感式传感器原理图
根据电磁感应原理，当线圈的匝数为W,磁路的总磁阻为时，线圈的电感量为
（6.1.1）由于自感式传感器的气隙δ通常较小，可以认为气隙磁场是均匀的，若忽略磁路铁损，
总磁阻由铁芯、衔铁的磁阻和空气隙的磁阻组成，即
（6.1.2）
式中、、——铁芯和衔铁的磁路长度、横截面积和导磁率；
、A、——空气隙的厚度、导磁横截面积和导磁率。

由于>>，则
（6.1.3）
于是自感量L可表示为
（6.1.4）
由此可知，当线圈匝数W确定后，自感L与气隙导磁截面积A成正比，而与气隙δ成反比。

若保持A不变，则电感L是δ的单值函数，这就是变气隙式自感传感器的工作原理。

变气隙式自感传感器的灵敏度
(6.1.5）
可见，变气隙式自感传感器的输出特性是非线性的，如图6.1.2所示。

(6.1.5）
可见，变气隙式自感传感器的输出特性是非线性的，如图6.1.2所示。

图6.1.2自感式传感器的工作特性
为提高灵敏度，并保证一定的测量范围与线性度，对变气隙式自感式传感器，常取=0.1～
0.5mm，。

工作特性讨论（了解更多）
图6.1.3是保持气隙厚度δ不变，使气隙导磁截面积A随被测量而变，即构成变面积式自感传感器，其自感L与A呈线性关系。

常数(6.1.7)
因此测量范围广，与变气隙式相比较，其灵敏度较低。

图6.1.3变面积式自感传感器原理图
图6.1.4是螺管式自感传感器结构原理图，铁芯在线圈中运动时，总磁阻将发生变化，从而引起自感发生变化。

这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移(数毫米)测量。

图6.1.4螺管式自感
传感器结构原理图。