3g電感式傳感器教學(xué)課件

2.2

電感式傳感器（變磁阻）自感式傳感器氣隙型、螺管型自感傳感器自感線圈的等效電路測量電路差動變壓器結(jié)構(gòu)原理與等效電路誤差因素分析測量電路應(yīng)用電渦流式傳感器

渦流效應(yīng)高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)與原理輸出特性測量電路應(yīng)用1原理：由被測量引起線圈自感或互感變化實(shí)現(xiàn)非電量電測?？蓽y參量：位移、振動、壓力、應(yīng)變、流量、比重等。種類：按轉(zhuǎn)換原理分：自感式和互感式按結(jié)構(gòu)型式分：氣隙型、面積型和螺管型優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測量力小銜鐵為(0.5～200)×10-5N時(shí)，磁吸力為(1~10)×10-5N。②分辨力、靈敏度高線位移：0.1μm或更小；角位移：0.1角秒。輸出信號強(qiáng)，電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百mV/mm。③重復(fù)性、線性度好在幾十μm到數(shù)百mm位移范圍內(nèi)，輸出線性度較好，較穩(wěn)定不足：存在交流零位信號，不宜用于高頻動態(tài)測量。2一、自感式傳感器

（一）氣隙型自感傳感器結(jié)構(gòu)組成：線圈1，銜鐵3和鐵芯2等。圖中點(diǎn)劃線表磁路，磁路中空氣隙總長度為lδ

。0.5lδ123x(a)氣隙式

(b)變截面式根據(jù)磁路知識，線圈自感：N-線圈匝數(shù)；Rm-磁路總磁阻(鐵芯與銜鐵磁阻+空氣隙磁阻)3

對于氣隙式自感傳感器，因氣隙較小(lδ為0.1～1mm)，可認(rèn)為氣隙磁場均勻，若忽略磁路鐵損，則磁路總磁阻為：

l1-鐵芯磁路總長；l2-銜鐵磁路長；S-隙磁通截面積；

S1-鐵芯橫截面積；S2-銜鐵橫截面積；μ1-鐵芯磁導(dǎo)率；

μ2-銜鐵磁導(dǎo)率；μ0-真空磁導(dǎo)率，μ0=4π×10-7H/m；

lδ-空氣隙總長。由上二式得到：4電感傳感器的基本工作原理演示F220V準(zhǔn)備工作先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。

5電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小F6

自感傳感器的鐵芯一般處于非飽和狀態(tài)，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率，使鐵芯磁阻遠(yuǎn)小于氣隙磁阻，所以上式可簡化為：

可見：1)自感是氣隙截面積和長度的函數(shù)，即L＝f(S,lδ)；2)若S不變，則L為lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成變隙式自感傳感器；3)若保持lδ不變，S隨位移變化，構(gòu)成變截面式自感傳感器。其特性曲線如下。7L=f（S）L=f（lδ）lδLSL=f(lδ)為非線性關(guān)系。當(dāng)lδ＝0時(shí)，L為∞，考慮導(dǎo)磁體磁阻，lδ為0時(shí)，L并不等于∞，而有一定數(shù)值。在lδ較小時(shí)其特性曲線如圖中虛線所示。若上下移動銜鐵使面積S改變，從而改變L,則L＝f(S)的特性曲線為一直線。

8rx螺旋管鐵心單線圈螺管型傳感器結(jié)構(gòu)圖l（二）

螺管型自感傳感器結(jié)構(gòu)形式：單線圈、差動式單線圈螺管型傳感器的主要元件：一只螺管線圈、一根圓柱形鐵芯。傳感器工作時(shí)，因鐵芯在線圈中伸入長度的變化，引起螺管線圈自感變化。用恒流源激勵時(shí)，則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關(guān)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作范圍大，非線性嚴(yán)重。9

（三）特性分析靈敏度和線性度—以變氣隙性為例當(dāng)鐵芯和銜鐵用同一種導(dǎo)磁材料，且截面相同時(shí)，因氣隙lδ一般較小，可認(rèn)為氣隙磁通截面與鐵芯截面相等，設(shè)磁路總長為l，則

一般r>>1，所以：當(dāng)氣隙減少△lδ時(shí)：(當(dāng)l>>l/r)K=μ0N2S，10自感的相對變化：同理，總氣隙長度增加Δlδ時(shí)，自感減小為ΔL2，即上式改寫為相對變化形式有：11若忽略高次項(xiàng)，則自感變化靈敏度為：

線性度為：lδLΔL1ΔL2L0lδ0①當(dāng)氣隙lδ變化時(shí)，自感變化與氣隙變化呈非線性關(guān)系；②氣隙減少Δlδ所引起的自感變化ΔL1與氣隙增加同樣Δlδ所引起的自感變化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2.結(jié)論：12差動變氣隙式自感傳感器:由兩個(gè)電氣參數(shù)和磁路完全相同的線圈組成，銜鐵3上下移動時(shí)，一個(gè)線圈的自感增加，另一個(gè)的自感減少，形成差動。將這兩個(gè)差動線圈分別接入測量電橋相鄰臂，EUSC1342ⅠⅡRR(l-Δlδ)/2(l-Δlδ)/2當(dāng)磁路總氣隙改變Δlδ時(shí)，自感相對變化為：靈敏度為：，非線性為：①差動式自感傳感器的靈敏度比單線圈傳感器提高一倍②差動式傳感器的非線性失真小13

自感線圈不是一個(gè)純電感，除了電感量L之外，還存在線圈的銅耗、鐵心的渦流及磁滯損耗。ReRhCLIoRc自感線圈等效電路Re——銅損電阻；Rc——鐵心渦流損耗；Rh——鐵心的磁滯損耗；C——分布等效電容（線圈繞組間）。（四）自感線圈的等效電路

1、銅損電阻導(dǎo)線直徑為d，電阻率為ρ，匝數(shù)為N的線圈電阻值為：l——線圈平均匝長。

線圈銅損電阻僅取決于導(dǎo)線材料及線圈的幾何尺寸，與頻率無關(guān)。對于串聯(lián)電阻Rc的線圈，在特定頻率f下的品質(zhì)因數(shù)Qc：損耗因數(shù)

損耗因數(shù)與激勵頻率成反比。當(dāng)Rc、L一定時(shí)，為一常數(shù)。2、渦流損耗電阻Re

由于交變磁場的存在將使鐵心中產(chǎn)生渦流，并造成渦流損耗。渦流損耗的平均功率為：f——交變磁化頻率；Bm——磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值；V——鐵心體積；K——與鐵心形狀有關(guān)的系數(shù)；ρm——鐵磁材料電阻率；a——單片厚度或直徑。

因Re為一個(gè)與電感L并聯(lián)的電阻，因此：由鐵心渦流損耗引起的損耗因數(shù)：Ke——與鐵心材料、形狀有關(guān)。

渦流損耗引起的損耗因數(shù)與頻率f成正比。3、磁滯損耗電阻Rh鐵心磁滯損耗功率：（近似經(jīng)驗(yàn)公式）——與材料有關(guān)的瑞利系數(shù)；——空氣磁導(dǎo)率；S——鐵心截面積；l——鐵心長度；Hm——磁強(qiáng)度幅值；——鐵心材料的相對磁導(dǎo)率。磁滯損耗因數(shù)：

磁滯損耗因數(shù)是一個(gè)與頻率無關(guān)的常數(shù)，一般很小。4、總損耗因數(shù)及品質(zhì)因數(shù)電感線圈總的損耗因數(shù)為：DDeffmDhDCDC+DeDC+De+Dh可見，fm是對應(yīng)于最小的總損耗因數(shù)時(shí)的最佳頻率，且Dc=De。鐵心線圈電感的品質(zhì)因數(shù)為總損耗因數(shù)的倒數(shù)。在fm處，品質(zhì)因數(shù)的極大值為：第三章電感式傳感器5、并聯(lián)電容C的影響一般在高頻時(shí)考慮，可以忽略。設(shè)Z1=Z2=Z=RS+jωL；R1=R2=R

RS1=RS2=RS；L1=L2=LE為橋路電源，ZL是負(fù)載阻抗。工作時(shí)，Z1=Z+ΔZ和Z2=Z-ΔZ，電橋輸出為：交流電橋原理圖ZLR1R2Z2Z1L1L2RS1RS2USCE（五）測量電路1、交流電橋?yàn)橹饕獪y量電路。為提高靈敏度，改善線性度，自感傳感器一般采用差動形式。Z1、Z2為工作臂，即線圈阻抗，R1、R2為電橋平衡臂。電橋平衡條件：

23其輸出電壓幅值：

當(dāng)ZL→∞時(shí)，輸出阻抗為：

為自感線圈的品質(zhì)因數(shù)。24①橋路輸出Usc含與電源E同相和正交兩個(gè)分量。實(shí)測中只希望有同相分量，若使或Q值較大，均能達(dá)此目的。實(shí)際中△RS/RS一般很小，所以要求Q值大。當(dāng)Q值很高時(shí)，Usc＝；

②當(dāng)Q值很低時(shí)，自感線圈感抗遠(yuǎn)小于電阻，相當(dāng)于純電阻(ΔZ＝Rs)，交流電橋即為電阻橋。此時(shí)輸出電壓為：Usc=。該電橋結(jié)構(gòu)簡單，其電阻R1、R2可用兩個(gè)電阻和一個(gè)電位器組成，調(diào)零方便。

25變壓器電橋原理圖2、變壓器電橋平衡臂為供電的變壓器的兩個(gè)副邊，當(dāng)負(fù)載阻抗為無窮大時(shí)，流入工作臂的電流為：

初始Z1=Z2=Z=RS+jωL，平衡時(shí)，USC=0。雙臂工作時(shí)，設(shè)Z1=Z–ΔZ，Z2=Z+ΔZ，相當(dāng)于差動式自感傳感器的銜鐵向一側(cè)移動，則：同理反方向移動時(shí)，有Z1Z2USCE/2E/2EI26可見：銜鐵向不同方向移動所產(chǎn)生的輸出Usc大小相等、方向相反，即相位互差180o，可反映銜鐵移動方向。為了判別交流信號的相位，需接入相敏檢波電路。

優(yōu)點(diǎn)：相對電阻平衡電橋，變壓器橋元件少，輸出阻抗小，橋路開路時(shí)電路呈線性；缺點(diǎn)：變壓器副邊不接地，易引起來自原邊的靜電感應(yīng)電壓，使高增益放大器不能工作。

變壓器橋的輸出電壓幅值：輸出阻抗為(變壓器副邊阻抗遠(yuǎn)小于電感阻抗，略去)：27

二、差動變壓器（一）結(jié)構(gòu)原理與等效電路有氣隙型和螺管型兩種，目前多采用螺管型差動式。1初級線圈;2.3次級線圈;4銜鐵243123(a)氣隙型(b)螺管型基本元件:銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈框架等。初級線圈作為差動變壓器的激勵，相當(dāng)于變壓器原邊，次級線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。與變壓器的不同處：（1）磁路（2）副邊連接28

理想情況下(忽略線圈寄生電容及銜鐵損耗)，差動變壓器的等效電路如圖。初級線圈的復(fù)數(shù)電流值為：

e1--初級線圈激勵電壓L1,R1--初級線圈電感和電阻M1,M1分別為初級與次級線圈1,2間的互感L21,L22兩個(gè)次級線圈的電感R21,R22兩個(gè)次級線圈的電阻ω—激勵電壓的角頻率；

e1—激勵電壓的復(fù)數(shù)值；由于Il，使次級線圈中產(chǎn)生磁通：Rm1及Rm2分別為磁通通過初級線圈及兩個(gè)次級線圈的磁阻，N1為初級線圈匝數(shù)。e2～～～R21R22e21e22e1R1M1M2L21L22L1I1??，29N2為次級線圈匝數(shù)。因此空載輸出電壓：

在次級線圈中感應(yīng)出的電壓e21和e22分別為：其幅值為：輸出阻抗：或其中，，30副Ⅰ0e2e2e21e22x副Ⅱ原線圈差動變壓器輸出電勢e2與銜鐵位移x的關(guān)系。其中x表示銜鐵偏離中心位置的距離。

螺管型線位移差動變壓器的結(jié)構(gòu)和輸出特性圖如下：31（二）

誤差因素分析1、激勵電壓幅值與頻率的影響激勵電源電壓幅值的波動，會使線圈激勵磁場的磁通發(fā)生變化，直接影響輸出電勢。而頻率的波動，只要適當(dāng)?shù)剡x擇頻率，其影響不大。2、溫度變化的影響周圍環(huán)境溫度的變化，引起線圈及導(dǎo)磁體磁導(dǎo)率的變化，從而使線圈磁場發(fā)生變化產(chǎn)生溫度漂移。當(dāng)線圈品質(zhì)因數(shù)較低時(shí)，影響更為嚴(yán)重，因此，采用恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當(dāng)提高線圈品質(zhì)因數(shù)并采用差動電橋可以減少溫度的影響。

323、零點(diǎn)殘余電壓差動變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零，但實(shí)際使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小電壓(從零點(diǎn)幾個(gè)到數(shù)十mV)存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。下圖為跨大了的零點(diǎn)殘余電壓的輸出特性。零點(diǎn)殘余電壓的存在造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)；其輸入到放大器內(nèi)會使放大器末級趨向飽和，影響電路正常工作等。

0e2x-xe20331基波正交分量2基波同相分量3二次諧波4三次諧波5電磁干擾ee1e20e2012345(a)殘余電壓的波形

(b)波形分析tt殘余電壓波形及分析圖中，e1為差動變壓器初級的激勵電壓，e20包含基波同相成分、基波正交成分，二次及三次諧波和幅值較小的電磁干擾等。

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零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因：①基波分量差動變壓器兩個(gè)次級繞組不可能完全一致，因此其等效電路參數(shù)（互感M、自感L及損耗電阻R）不相同，從而使兩個(gè)次級繞組的感應(yīng)電勢不等。又因初級線圈中銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻，線圈匝間電容的存在等因素，使激勵電流與所產(chǎn)生的磁通相位不同。(次級線圈的電氣和結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)不一致所致)②高次諧波高次諧波分量主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性引起。由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵電流與磁通波形不一致而產(chǎn)生非正弦(主要是三次諧波)磁通，從而在次級繞組感應(yīng)出非正弦電勢。另外，激勵電流波形失真，因其內(nèi)含高次諧波分量，這樣也將導(dǎo)致零點(diǎn)殘余電壓中有高次諧波成分。

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零點(diǎn)殘余電壓消除方法：1）從設(shè)計(jì)和工藝上保證結(jié)構(gòu)對稱性為保證線圈和磁路的結(jié)構(gòu)對稱性，先要提高加工精度，線圈選配成對，采用磁路可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。其次，選高磁導(dǎo)率、低矯頑力、低剩磁感應(yīng)的導(dǎo)磁材料，并經(jīng)過熱處理，消除殘余應(yīng)力，提高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性。由高次諧波產(chǎn)生的因素可知，磁路工作點(diǎn)應(yīng)選在磁化曲線的線性段。

2）選用合適的測量線路

采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動方向，而且消除銜鐵在中間位置時(shí)，因高次諧波引起的零點(diǎn)殘余電壓掉。如圖，采用相敏檢波后銜鐵反行程時(shí)的特性曲線由1變到2，從而消除了零點(diǎn)殘余電壓。e2+x-x210相敏檢波后的輸出特性363）采用補(bǔ)償線路①兩個(gè)次級線圈感應(yīng)電壓相位不同，用并聯(lián)電容可改變其一的相位，也可將電容C改電阻，如圖(a)。R的分流作用使流入傳感器線圈的電流發(fā)生變化，從而改變磁化曲線工作點(diǎn)，減小高次諧波所產(chǎn)生的殘余電壓。圖(b)：串聯(lián)R可調(diào)整次級線圈的電阻分量。

～e1e2CR～e1e2CR(a)(b)調(diào)相位式殘余電壓補(bǔ)償電路37②并聯(lián)電位器W用于電氣調(diào)零，改變兩次級線圈輸出電壓的相位。電容C(0.02μF)可防止調(diào)整電位器時(shí)使零點(diǎn)移動?！玡1e2CR1R2W電位器調(diào)零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路38R或L補(bǔ)償電路～e1e2L0W～e1e2R0W(a)(b)③接入R0(幾百kΩ)或補(bǔ)償線圈L0(幾百匝)。繞在差動變壓器的初級線圈上以減小負(fù)載電壓，避免負(fù)載不是純電阻而引起較大的零點(diǎn)殘余電壓。

39（三）測量電路差動變壓器輸出為交流，與銜鐵位移成正比。用交流電表測其輸出只反映銜鐵位移大小，不能反映移動方向，因此，常用差動整流電路和相敏檢波電路測量。1）差動整流電路原理：基于半導(dǎo)體二級管單向?qū)ㄔ斫庹{(diào)。若傳感器的一個(gè)次級線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性在f點(diǎn)為“+”，e點(diǎn)為“–”，則電流路徑是fgdche（圖a）。反之，f點(diǎn)為“–”，e點(diǎn)為“+”，電流路徑是ehdcgf?？梢?，無論次級線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，R上的電流總是從d到c。同理，可知另一個(gè)次級線圈的情況。總輸出電壓為USC=eab＋ecd，波形見圖（b）。

40全波整流電路和波形圖ttttttttt(b)(a)～e1RRcabhgfdeUSC銜鐵在零位以下eabeabeabecdUSCecdUSCUSCecd銜鐵在零位以上銜鐵在零位412、相敏檢波電路圖為二極管相敏檢波電路。圖中UR為參考電壓，其頻率與U0相同，相位與U0同相或反相，并且UR>>U0，即二極管的導(dǎo)通與否取決于UR，工作原理：(1)銜鐵在中間位置時(shí)，U0=0，電流表中無讀數(shù)。(2)若銜鐵向上移動：信號電壓U0上正下負(fù)為正半周，假定參考電壓UR極性為左正右負(fù)，此時(shí)D1、D2截止，而D3、D4導(dǎo)通，信號電流方向?yàn)锽→R→mA→FE→D3G→D4C電流表的極性是上正下負(fù)同理負(fù)半周結(jié)果相同(3)當(dāng)被測量方向變化使銜鐵下移時(shí)，輸出電壓U0

的相位與銜鐵上移時(shí)相反。42（四）應(yīng)用測振動、厚度、應(yīng)變、壓力、加速度等各種物理量。1）差動變壓器式加速度傳感器測振動物體頻率和振幅時(shí)，激磁頻率必須是被測頻率的十倍以上才有精確結(jié)果?？蓽y0.1~5mm振幅,0~150Hz振頻。

(b)(a)加速度a方向1彈性支承2差動變壓器121穩(wěn)壓電源振蕩器檢波器濾波器～220Va輸出432)微壓力變送器差動變壓器與彈性敏感元件（膜片、膜盒和彈簧管等）結(jié)合，可組成各種形式的壓力傳感器。1接頭2膜盒3底座4線路板5差動變壓器6銜鐵7罩殼V1234567差動變壓器相敏檢波電路～220V振蕩器穩(wěn)壓電源這種變送器可分檔測量(–5x105～6x105)N/m2壓力，輸出信號電壓為(0～50)mV，精度為1.5級。

44電感式傳感器的應(yīng)用

位移測量

軸向式電感測微器的外形

航空插頭紅寶石測頭

三、電渦流式傳感器當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場或在磁場中運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體上引起感生電流ie，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流。渦流大小與導(dǎo)體電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及產(chǎn)生交變磁場的線圈與被測體之間距離x，線圈激勵電流的頻率f有關(guān)。若使其中某一參數(shù)為被測量或隨被測量變化，而固定其他參數(shù)，則構(gòu)成測量某種參量的傳感器。傳感器特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡；②靈敏度高；③頻響寬；④不受油污等介質(zhì)的影響；⑤可非接觸測量。應(yīng)用：適用于測量位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及無損探傷領(lǐng)域。46

渦流穿透深度h與激勵電流頻率f有關(guān)，所以根據(jù)激勵頻率有高頻反射式或低頻透射式兩類渦流傳感器。其中高頻反射式應(yīng)用廣泛。（1）

高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)裝在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成。此線圈粘貼于框架上，或?qū)?dǎo)線繞在框架上開的槽溝內(nèi)。561234CZF1型渦流傳感器的結(jié)構(gòu)1線圈2框架(聚四氟乙烯)3襯套4支架5電纜6插頭47（2）基本原理

線圈置于金屬導(dǎo)體附近：線圈中通以高頻信號i1

正弦交變磁場H1

金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流渦流產(chǎn)生電磁場反作用于線圈,改變了電感

電感變化程度取于線圈L的外形尺寸、線圈L至金屬板之間的距離、金屬板材料的電阻率和磁導(dǎo)率以及i1的頻率等。48電渦流效應(yīng)演示

當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時(shí)，電渦流線圈的等效電感L及感抗XL減小，但等效電阻R增大。由于感抗XL的變化比R的變化大得多，因此，流過線圈的電流i1增大。

把導(dǎo)體中的渦流路徑視為一短路線圈，渦流傳感器可用下圖的等效電路描述。

位移（導(dǎo)體與線圈之間的間距）x變化時(shí)，互感系數(shù)M變化，故輸入回路的等效阻抗變化。由電路定律有：解得：線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)分別為：圖渦流效應(yīng)等效電路，，50渦流影響導(dǎo)致：線圈阻抗的實(shí)部增大，虛部減小，品質(zhì)因數(shù)下降。阻抗變化部分常稱為“反射阻抗”。

傳感器線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)都受互感M的影響，可選三個(gè)參數(shù)中的任一個(gè)進(jìn)行測量。導(dǎo)體的電阻率ρ、導(dǎo)磁率μ、線圈與導(dǎo)體的距離x以及線圈的激勵頻率ω等參數(shù)都通過渦流效應(yīng)和磁與效應(yīng)線圈阻抗發(fā)生聯(lián)系，線圈阻抗Z是這些參數(shù)的函數(shù):

改變其中一個(gè)參數(shù)固定其他參數(shù)，可構(gòu)成測量變化參數(shù)的傳感器。51（3）高頻反射式的輸出特性

電渦流傳感器是由線圈和被測金屬導(dǎo)體組成的系統(tǒng)，其阻抗、電感和品質(zhì)因素都是該系統(tǒng)互感系數(shù)的平方函數(shù)。

若以x為變量，Z以及L,Q都是x的非線性函數(shù)，只能在一定范圍內(nèi)近似地用線性函數(shù)表示。說明：隨著被測導(dǎo)體靠近，渦流效應(yīng)使線圈電感量呈現(xiàn)減小趨勢，但位移對電感量的影響還與被測導(dǎo)體材料有關(guān)。52

電渦流傳感器的靈敏度根據(jù)被測參數(shù)不同有不同的定義。對位移型傳感器，其靈敏度指單位位移時(shí)，傳感器的輸出電壓大小。被測體是電渦流傳感器的組成部分，影響其靈敏度：

材質(zhì)的影響：被測導(dǎo)體的電導(dǎo)率越高，靈敏度越高磁性體的靈敏度比非磁性體低鍍層有影響大小、形狀、厚度的影響對被測體的大小要求:被測體產(chǎn)生渦流環(huán)的直徑應(yīng)大于線圈直徑的1.8倍.被測體形狀：被測體為圓柱體時(shí)，要求其直徑為線圈直徑的3.5倍以上被測體厚度：一般厚度>0.2mm(視激勵頻率而定)，銅、鋁等可減至70微米。53（4）測量電路主要有調(diào)頻式、調(diào)幅式及電橋電路1)調(diào)頻式電路關(guān)鍵：提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。當(dāng)傳感器線圈與被測物體間的距離x變化時(shí)，線圈的等效電感L發(fā)生變化，使振蕩器頻率改變，鑒頻將頻率變成電壓輸出。54

圖中耦合電阻R

用來減小傳感器對振蕩器的影響，并作為恒流源內(nèi)阻。

R直接影響靈敏度：R大靈敏度低，R小則靈敏度高；但R過小時(shí)，由于對振蕩器起旁路作用，會使靈敏度降低。諧振回路輸出電壓為高頻載波信號，信號小，需高頻放大、檢波和濾波等環(huán)節(jié)，使輸出信號便于傳輸與測量。圖調(diào)幅式測量電路示意圖2）調(diào)幅式電路55

當(dāng)LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在與振蕩器頻率一致時(shí)，阻抗最大，回路電壓降最大；傳感器接近被測導(dǎo)體時(shí)，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。在一定范圍內(nèi)，輸出電壓幅值與間隙(位移)成近似線性關(guān)系。因輸出電壓的頻率f0始終恒定，因此稱定頻調(diào)幅式。

當(dāng)被測導(dǎo)體