传感器与测试技术作业题第五章重点

第五章电感传感器

思考题：

1.说明变气隙电感传感器、差动变压器传感器和涡流传感器的主要组成、工作原理和基本特性。

答：

a)变气隙电感传感器主要由线圈、铁铁心、衔铁三部分组成。线圈套在铁心上，铁心与衔铁之间有空气隙，空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当外力作用于传感器的运动部分时，电缆会产生位移，使空气间隙δ磁路磁阻发生变化R m线圈电感的变化。线圈电感L和空气间隙的变化δ变化是相应的，所以只要测量线圈的电感，就可以判断空气间隙的大小，即衔铁的位移。

b)差动变压器式传感器主要由铁心、衔铁和线圈组成。线圈又分为主线圈(也称激励线圈)和次线圈(也称输出线圈)。上下两个铁心及初级、次级线圈是对称的。两个铁心中间有衔铁。交流激磁电压1连接上下两个主线圈，两个次线圈根据电势串联。其优点是灵敏度高，一般用于测量几微米到几百微米的机械位移。缺点是示值范围小，非线性严重。

c)涡流传感器的结构非常简单，框架上有一个平线圈。线圈用高强度漆包线或银线包裹，用粘合剂站在框架端部，或在框架上开槽，将导线绕在槽内形成线圈。涡流传感器的工作原理是涡流效应。当一个金属导体放置在一个变化的磁场中时，感应电流就会在导体中产生，就像水中的漩涡一样，因此被称为电涡或涡流。这种现象称为涡流效应。涡流传感器最大的特点是可以实现非接触测量、振动、位移、厚度、速度、温度和硬度参数、无损检测，具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、线性范围大、体积小等优点。

2.为什么螺管电感传感器的位移测量范围比变气隙电感传感器大？

答:由于原有气隙，变气隙型灵敏度高δ0通常很小(0.1~0.5mm)，当气隙变化为△δ=1μm当时，电感的相对变化量△L/L0可达0.01~0.因此，它对处理电路的放大倍数要求较低。其主要缺点是非线性严重。为了减少非线性，范围必须限制在较小范围内，通常是气隙δ0的1/5以下，同时，这种传感器制造装