第四章變磁阻式傳感器

變磁阻式傳感器也叫電感式傳感器

電感式傳感器是基于電磁感應原理，它是把被測量(力、位移)轉化為電感量的一種裝置。分類:變磁阻式傳感器電感式（自感型）電渦流式變壓器式（互感型）變磁阻式傳感器

變磁阻式傳感器第一節(jié)電感式—自感型可變導磁面積型差動型一、原理:電磁感應圖4–1電感式傳感器變磁阻式傳感器線圈中電感量可由下式確定：式中,Rm為磁路總磁阻。（4-1）變磁阻式傳感器氣隙很小，可以認為氣隙中的磁場是均勻的。若忽略磁路磁損，則磁路總磁阻為（4-2）通常氣隙磁阻遠大于鐵芯和銜鐵的磁阻，即則式（4-2）可寫為聯(lián)立式（4-1）及式（4-4），可得（4-3）（4-4）（4-5）變磁阻式傳感器上式表明：當線圈匝數(shù)為常數(shù)時，電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù)，改變δ或S0均可導致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。變磁阻式傳感器二、輸出特性L與δ之間是非線性關系，特性曲線如圖4-2所示。圖4-2變隙式電壓傳感器的L-δ特性變磁阻式傳感器可見：變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾，因此變隙式電感式傳感器適用于測量微小位移的場合。靈敏度為（4-15）變磁阻式傳感器1-鐵芯；2-線圈；3-銜鐵當銜鐵向上移動時，兩個線圈的電感變化量分別為L1、L2為了減小非線性誤差，實際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。圖4-3差動變隙式電感傳感器變磁阻式傳感器結論：①差動式為簡單式電感傳感器靈敏度的2倍。②非線性減小。③克服溫度等外界共模信號干擾。變磁阻式傳感器三、測量電路圖4-4交流電橋測量電路

1、交流電橋式測量電路變磁阻式傳感器0圖4-5變壓器式交流電橋2.變壓器式交流電橋變磁阻式傳感器可知：銜鐵上下移動相同距離時，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移而變化。由于是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來解決。

當傳感器銜鐵上移：如Z1=Z+ΔZ，Z2=Z－ΔZ，當傳感器銜鐵下移：如Z1=Z－ΔZ，Z2=Z+ΔZ，此時變磁阻式傳感器3.諧振式測量電路分為：諧振式調幅電路和諧振式調頻電路。圖4-6諧振式調幅電路

此電路靈敏度很高，但線性差，適用于線性度要求不高的場合變磁阻式傳感器圖4-7諧振式調頻電路

f與L具有明顯的非線性關系變磁阻式傳感器變隙電感式壓力傳感器結構圖變隙式差動電感壓力傳感器工作原理:互感現(xiàn)象.EwEoutEoutx-x第二節(jié)差動變壓器式傳感器一、結構與工作原理變磁阻式傳感器零點殘余電壓二、等效電路差動變壓器等效電路

r1變磁阻式傳感器問題：差動變壓器的輸出是交流電壓(用交流電壓表測量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映移動的方向);三、測量電路(1)差動整流電路變磁阻式傳感器0（2）相敏檢波電路變磁阻式傳感器U0U01U02UL結論：①銜鐵在中間位置時，無論參考電壓是正半周還是負半周，在負載RL上的輸出電壓始終為0。②銜鐵在零位以上移動時，無論參考電壓是正半周還是負半周，在負載RL上得到的輸出電壓始終為正。③銜鐵在零位以下移動時，無論參考電壓是正半周還是負半周，在負載RL上得到的輸出電壓始終為負。由此可見，該電路能判別鐵芯移動的方向。第三節(jié)電渦流式變磁阻式傳感器原理:渦流效應渦流效應：當塊狀金屬導體置于交變磁場中，或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內將產生呈渦旋狀的感應電流。問題：產生渦流必須具備的條件是什么？渦流效應的應用：電磁爐

高頻電流通過勵磁線圈，產生交變磁場，在鐵質鍋底會產生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋內的食物。電磁爐內部

的勵磁線圈高頻加熱爐原線圈的等效阻抗Z變化：線圈的等效電感為：M為互感系數(shù)，與成反比影響阻抗Z的變量：1、間距δ，δMZ可用于檢測位移，振動等物理量2、金屬板的電阻率ρ或金屬板的磁導率μ可用于材質鑒別或無損探傷。特點：可用于動態(tài)非接觸測量，測量范圍0~1500um，分辨力可達1um，且結構簡單方便可靠。電渦流接近開關大直徑電渦流探雷器市場上自動封口機，利用電渦流原理。待封口位置含鋁，檢測到封口位置時，電渦流效應產生熱量，實現(xiàn)封口。間隙越大，電渦流越小探傷產品：案例：板的厚度測量~差動變壓器式加速度傳感器原理圖1、懸臂彈簧2、差動變壓器用于測定振動物