电感式传感器原理:电感式传感器工作原理与电感式传感器应用案例

2021/11/07 01:45 · 传感器知识资讯 ·  · 电感式传感器原理:电感式传感器工作原理与电感式传感器应用案例已关闭评论
摘要:

电感式传感器原理:电感式传感器工作原理与电感式传感器应用案例(博扬智能)电感式传感器是利用线圈自感或互感的改变来实现测量的种装置。其结构简单,无活动电触点,工作寿命长。而且灵敏度和分辨力高,输出信号强。线性度和重复性都比较好,能实现信息的远距离传输、记录、显

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电感式传感器原理:电感式传感器工作原理与电感式传感器应用案例

  (博扬智能)电感式传感器是利用线圈自感或互感的改变来实现测量的种装置。其结构简单,无活动电触点,工作寿命长。而且灵敏度和分辨力高,输出信号强。线性度和重复性都比较好,能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制。可以测量位移、振动、压力流量、比重等参数。电感式传感器的核心部分是可变的自感或互感,在将被测量转换成线圈自感或互感的变化时,一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有电感绕组。
  一、电感式传感器的基本原理
1、电感式传感器的定义:
  利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈自感系数或互感系数的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出,这种装置称为电感式传感器。
2、电感式传感器的组成:
  由振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。
3、电感式传感器的分类:
  电感式传感器可分为自感式传感器、差动变压式传感器和电涡流传感器三种类型。
  自感式传感器:自感式传感器是利用自感量随气隙变化而改变的原理制成的,用来测量位移。自感式传感器主要有闭磁路变隙式和开磁路螺线管式,它们又都可以分为单线圈式与差动式两种结构形式。
  差动变压式传感器:是把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。因这种传感器是根据变压器的基木原理制成的,并且其二次绕组都用差动形式连接,所以又叫差动变压器式传感器,简称差动变压器。
  电涡流传感器:根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。按照电涡流在导体内的贯穿情况,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量,另外还具有体积小、灵敏度高、频率响应宽等特点,应用极其广泛。
4、电感式传感器的工作原理:
  电感式传感器的工作原理是电磁感应,它是把被测量如位移等,转换为电感量变化的一种装置。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信触发驱初控制器件,从而达到非接触式之检测目的。
5、电感式传感器的特点:
  (1)工作可靠、寿命长(2)灵敏度高,分辨力高(3)精度高、线性好(4)性能稳定、重复性好
  二、电感式传感器行业应用案例
  电感式传感器作为一种位置反馈元件,目前已经广泛应用于几乎所有自动化控制的业与领域之中,对检测和自动控制系统的可靠运行具有关键性的作用。
1、在汽车制造行业的应用
  电感式传感器是近距离定位金属物体的通用方式。在汽车制造业中被广泛应用。汽车制造环节主要包括四个主体部分:冲压、焊装涂装、总装。而电感式传感器都大量的应用于每个部分。特别是焊装、涂装和总装车间,许多的电感式传感器分布在积放链输送线,起到滑翘检测或分轨到位检测作用。
2、在机床行业的应用
  机床是先进制造技术的载体和装备主业的基本生产手段,是装备制造业的基础设备,主要为军工、农机、工程机械、电力设备、铁路机车、船舶等行业服务。在机床行业,电慼式传感器得到广泛的应用。常用于位移,尺寸,压力力矩的测量,在计数,应变,流量,比重,金属定位以及无损探伤上也有很多应用。
3、在机器人行业的应用
  作为定位及检测手段,多种传感器已经普及到生产线各个环节中,特别是应用于自动化机器人上机器视觉传感器以及广泛用于定位的电感式传感器,电感式传感器实时监控着整条线的运行状态。
4、其他应用——电感式传感器还可以应用于磨加工主动测量、测量长度位移量和制做电子测微仪等。

电感式传感器原理:电感式传感器的工作原理

电感式传感器通常用于测量位置或速度,尤其是在恶劣环境中。感应位置感测中使用的术语和技术可能令人困惑。
感应式位置和速度传感器有许多形状,尺寸和设计。可以说所有电感式传感器都使用变压器原理工作,它们都使用基于交流电流的物理现象。这是迈克尔·法拉第在19世纪30年代首次观察到的,当时他发现第一个载流导体可以“诱导”电流流入第二个导体。法拉第的发现构成了现代电动机,发电机的基础,当然还有用于位置和速度测量的电感式传感器。
电感式位置和速度传感器包括简单的接近开关,可变电感传感器,可变磁阻传感器,同步器,旋转变压器,旋转和线性可变差动变压器(RVDT和LVDT),以及新一代感应编码器(有时称为扼流圈)。
电感式传感器的类型
在简单接近(或“接近”)传感器中,电源使交流电流在线圈中流动(有时称为环路,线轴或绕组)。当导电或导磁目标(例如钢盘)接近线圈时,这会改变线圈的阻抗。当阈值通过时,这充当目标接近的信号。接近传感器通常用于检测金属目标的存在或不存在,并且输出通常模拟开关。这种类型的电感式传感器通常用于传统开关可能存在问题的地方 - 特别是在存在大量污垢或水的地方。下次您登上飞机时,您会看到许多电感式接近传感器,或者在登机时看一下起落架。
可变电感传感器和可变磁阻传感器通常产生与导电或可透磁靶(通常为钢杆)相对于线圈的位移成比例的电信号。与接近传感器一样,当线圈通过交流电通电时,线圈的阻抗根据目标的位移而变化。这种传感器通常用于测量气动或液压油缸中活塞的位移。活塞可以布置成越过传感器线圈的外径。
Synchros是另一种形式的感应式位置传感器,它们测量线圈相对于彼此移动时的感应耦合。同步通常是旋转的并且需要电连接到传感器的移动和静止部分(通常称为转子和定子)。它们具有极高的精度,可用于工业计量,雷达天线和望远镜。Synchros的价格非常昂贵且越来越少见,大多数都被(无刷)旋转变压器所取代。这些是感应位置检测器的另一种形式,但电连接仅对定子上的绕组进行。
LVDT,RVDT和旋转变压器测量线圈之间电感耦合变化的位置,通常称为初级和次级绕组。传感器的初级绕组将能量耦合到次级绕组中,但耦合到每个次级绕组中的能量比率与可透磁目标的相对位移成比例地变化。在LVDT中,这通常是穿过绕组孔的金属杆。在RVDT或旋转变压器中,它通常是成形转子或极靴,其相对于围绕转子周边布置的绕组旋转。LVDT和RVDT的典型应用包括航空航天副翼,发动机和燃油系统控制中的液压伺服系统。旋转变压器的典型应用包括无刷电动机换向。
感应位置传感器的显着优点是相关的信号处理电路不需要位于传感器线圈附近。这允许传感线圈位于恶劣的环境中,否则可能会妨碍其他技术 - 例如磁传感器或光学编码器 - 因为它们需要相对精细的硅基电子设备位于传感点。
电感式传感器应用
感应式位置传感器具有长期记录,可在恶劣条件下可靠运行。因此,它们通常是安全相关,安全关键或高可靠性应用的自动选择。这种应用在军事,航空航天,铁路和重工业部门中很常见。
这种良好声誉的原因与基本物理和操作原理有关,它们通常独立于:
移动电触点
温度
湿度,水和冷凝
污垢,油脂,砂砾和沙子等异物。
电感式传感器的优点和缺点
由于基本操作元件(缠绕线圈和金属部件)的性质,大多数感应式位置传感器非常坚固。鉴于其良好的声誉,一个显而易见的问题是“为什么电感式传感器不能更频繁地使用?” 原因是他们的身体健壮性既是力量也是弱点。电感式传感器往往精确,可靠,坚固,但体积大,体积大,重量大。对精密缠绕线圈的需求也使其生产成本高昂 - 尤其是高精度设备。除了简单的接近传感器之外,更复杂的电感式传感器对于更主流的应用来说非常昂贵。
电感式传感器相对稀缺的另一个原因是设计者难以指定。这是因为每个传感器通常需要单独指定和购买相关的AC生成和信号处理电路。反过来,这需要模拟电子学的重要技能和知识。由于年轻的工程师倾向于专注于数字电子,他们将倾向于采用替代的,更加数字化的方法。
新一代 - 感应编码器或编码器
新一代电感式传感器近年来已进入市场,并在传统和更主流的领域中享有越来越高的声誉。这种新一代的电感式传感器的通常被称为感应编码器或“INCODER”(的混合物 在 ductive和连接编码器)。该方法使用与传统设备相同的基本物理,但使用印刷电路板和现代数字电子设备,而不是笨重的变压器和模拟电子设备。该方法非常优雅,开辟了电感式传感器的应用范围,包括2D和3D传感器,短距离(<1mm)线性器件,曲线几何形状和高精度角度编码器,包括小型旋转编码器和大型旋转编码器。 PCB的使用使得传感器可以印刷到薄的柔性基板上,这也可以消除对传统电缆和连接器的需求。这种方法的灵活性 - 无论是在物理上还是从为OEM提供定制设计的能力 - 都是一个很大的优势。 与传统的电感式传感器一样,该方法可在恶劣环境中提供可靠和精确的测量。还有一些重要的优点: 降低成本 提高准确性 减轻重量 简化机械工程,例如,根除轴承,密封件和衬套。 紧凑的尺寸 - 与传统的LVDT相比,特别是行程长度。 简化电气接口 - 通常是直流电源和绝对数字信号。 传统LVDT(顶部)和Zettlex线性传感器(中间)的图像。以下规模。 上图中很好地说明了这一点 - 展示了传统的150mm行程LVDT及其新一代替代品,它是为线性执行器制造商生产的。与“之前”和“之后”节食照片的相似之处显而易见。当考虑到新一代设备还包括相关的信号生成和处理电路(未示出传统的LVDT)时,这得到了加强。相比之下,UNIVO提供的设备有以下几个优点: 精度提高10倍以上 重量减轻95% 占用体积减少75% 节省50%的成本 直接生成数字数据 - 从而消除了模数转换的需要。 电感式传感器原理:电感式传感器工作原理与电感式传感器应用案例  第2张

电感式传感器原理:电感式传感器的工作原理_1

硬件型号:圣亿新 CBE04电容式传感器
系统版本:传感器系统

电感式传感器( inductance type transducer )是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。
电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点,特别适合用于酸类,碱类,氯化物,有机溶剂,液态CO2,氨水,PVC粉料,灰料,油水界面等液位测量,目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。

电感式传感器由三大部分组成:振荡器、开关电路以及放大输出电路;振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致金属震荡器衰减,以至停振;振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。

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电感式传感器原理:电感式压力传感器工作原理

描述
  电感式压力传感器工作原理
  电感式压力也称变磁阻式压力传感器,它是在压力作用下使衔铁他移(见图7—16)使线圈的电感发生变化而工作的。根据其结构形式的不同,可以分为变闭隙式和螺管式两种。
  图7—16为变间隙电感式压力传感器原理图。它由铁芯、衔铁和线圈组成。线圈绕在铁芯上,铁芯和衔铁都由硅钢片以玻莫合金等导磁材料制成,可以是整体的,也可以是迭片的、衔铁与铁芯之间的气隙距离为d,由物理学可知,此线圈的电感为
  当被测压力p作用于衔铁上,他之移动对,气隙距离d改变,气隙中的磁阻发电变比。从小引起线圈电感的改变。因此,可以通过测量线湖电感的哎化米确定压力的大小。
  在线圈的中心部分插入一个铁芯,就成了螺管式电感传感器,如图7—17所示。当铁芯在被测压力p作用下沿抽向移时,线圈的电感就发生变化。
  将两只简单电感器完全刘称配置,台用一个活动衔铁(或铁芯),便构成了改动式电感传感器,如图7一18所示。其中(a)为变间隙式差动电感压力传感器的原理图; (b)为螺管式差动电感压力传感器的原理图。当衔铁〔或铁芯)处于中间位置时,两线圈的电感相等,l1=l2,负载电阻zl上没电流通过。当衔铁移动时。一个电感器的气隙增大,另一个则础小,从而使一个线国的电感值减小,而另一个增大,即l1不等l2,于是在负载电阻zl 上就有电流,而有电压输出。衔铁移动的方向相反,输出电压的极性也反向。这样就可根据输出电压的大小和极性确定被测压力的大小及方向(即正压或负压)。
  差动式与简单的电感传感器相比有许多优点,它可提高线性坟、灵敏度,减小环境温度变动引起的误差等等.
  压力传感器的四种类型
  压力传感器分为四种型号,即 电阻 应变式压力传感器、压阻式压力传感器、压电式压力传感器和电感式压力传感器。其中:
  电阻应变式压力传感器,主要是通过电阻应变片感应传感器内的弹性敏感元件在外压作用下的变形来实现工作的。此类压力传感器有分为膜片式压力传感器、膜片-应变筒式压力传感器和应变筒式压力传感器三种,其中,膜片式压力传感器主要是在低压力测量中应用,膜片-应变筒式压力传感器主要是在中等压力测量中应用,应变筒式压力传感器则主要是在高压力测量时使用;
  压阻式压力传感器,主要采用了集成电路扩散工艺制作电阻感应装置,再加上使用更加灵敏的硅片作为弹性敏感元件,其他与电阻应变式压力传感器类似。此类压力传感器具有较高的灵敏度和测量精度的特点,另外就是其结构较为简单,为传感器的微型化提供了方便。但是此类压力传感器具有较多的缺点,如测量范围小、容易受到测量环境影响等;
  压电式压力传感器,主要是应用了压电材料的特有性能——压电效应。此类压力传感器的优缺点也较为明显,优点是其环境适应能力较强,可以在恶劣的环境中正常工作,而且温度感应较为灵敏;缺点是其低频性能较差,而且传感器在使用过程中出现故障后较难维修;
  电感式压力传感器,其实就是将测量的压力的变化量转换为对应的电感变化量,然后反应出来。此类压力传感器灵敏度极高,而且传感器内部的压力变换器的线性得到了较大的改善,使其工作更加可靠。
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