[硬件]—电感传感器

电感传感器

1.概述

• 工作基础：电磁感应，即利用线圈自感或互感的改变来实现非电量测量。
• 工作原理：
  • 被测物理量（非电量：位移、振动、流量）；
  • 线圈自感系数L/互感系数M；
  • 电压或电流（电信号）；
• 分类：变磁阻式、变压器式、涡流式；

2.变磁阻式传感器

• 工作原理

变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成；铁芯和衔铁由导磁材料制成。

在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分（相对）与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能够测出电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
$$L=\frac{W^2}{R_m}=\frac{W^2{\mu }_0{A}_0}{2\delta }$$
上式表明：当线圈匝数为常数时，电感L仅是磁路中磁阻Rm的函数，改变气隙和气隙面积均能导致电感变化；变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度传感器、变气隙面积传感器，主要使用变气隙厚度传感器。

• 变气隙是传感器的电感—气隙特性：

当衔铁处于初始位置时，初始电感量为：
$$L_0=\frac{{\mu }_0{A}_0{W}^2}{2{\delta }_0}$$
经线性处理后（泰勒级数展开），有：
Δ L L 0 = Δ δ δ 0 \frac{\Delta L}{L_0} = \frac{\Delta \delta}{\delta_0}