电感式传感器的应用研究

电感式传感器的应用研究0电感式传感器的应用研究姓名：**学号：*******专业：电子信息工程题目：电感式传感器的应用研究学院：信息工程学院指导老师：***电感式传感器的应用研究11目录：摘要----------------------------------------------------2关键词--------------------------------------------------2一、前言------------------------------------------------2二、发展历史--------------------------------------------31、缺陷的弥补2、性能的扩张三、工作原理--------------------------------------------4四、相关测量电路----------------------------------------4（1）变磁阻式传感器---------------------------------4（2）差动自感传感器————————————————-4（3）互感式传感器（差动变压器）——————————-5（4）电涡流式传感器————————————————-7五、应用现状、市场--------------------------------------8六、技术发展趋势----------------------------------------8七、参考文献--------------------------------------------9附录----------------------------------------------------10致谢----------------------------------------------------10电感式传感器的应用研究22摘要：利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换出线圈的自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到店量的转换。近年来电感式传感器以其结构简单、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、稳定性能好和使用方便等特点，广泛的应用于测量、监控、自控等领域。Theuseofelectromagneticinductiontothemeasuredphysicalquantitysuchasdisplacement,pressure,flow,vibrationconversionchangesofcoilinductanceormutualinductancecoefficientofLM,andthenconvertedbythemeasuringcircuittochangethevoltageorcurrentoutput,toachievenonelectricconversiontotheshopquantity.Recentprogressofsensingsensorisconvenientwaitforacharacteristicwithitssimplestructure,highoutputpower,lowoutputresistance,stronganti-interferenceability,goodstabilityand,widelyusedinmeasurement,monitoring,controlandotherfields.关键词：变磁阻式传感器差动自感传感器互感式传感器电涡流式传感器一、前言：随着当今社会对检测要求的提高，也对传感器提出了更高的精度、测量范围、稳定性等要求。伴随着新材料及新集成加工工艺的发展，也促进了传感器的发展。此类传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量的测量。本文就主要就电感式传感器的发展及应用进行了概括，它以其结构简单可靠、分辨率高、对环境要求不高、抗干扰能力强等特点及优势，广泛的应用于科研、工业生产的检测环节中。电感式传感器总的来说分为三大类：一是利用自感原理的自感式传感器，又称为变磁阻式传感器；二是根据互感原理的差动变压器式传感器；三是利用涡流原理的电涡流式传感器。根据工程实际或实验的不同需求，这三类电感式传感器电感式传感器的应用研究33均有广泛的应用。二、发展历史：综观几十年来电感式传感器的发展，其主要沿这个方向进行，提高与改善电感式传感器的技术指标，包括精度上的提高，测量范围上的扩大，适应特殊环境的测量等。发展主要有以下几点：1、缺陷的弥补（1）非线性误差的改善常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型，如今实际应用中，这三种传感器多制成差动式，提高了线性度并减小电磁吸力所造成的附加误差，同时还可以抵消温度、噪声干扰的影响。（2）测量范围的扩展测量范围主要针对电感式位移传感器而言，其利用线圈的电感变化来实现微位移测量，但其对于大位移测量而言，普遍存在测量范围窄、结构较复杂、应用场合有限等问题。于是近几年，常将重量大、长度长的铁芯固定，作为定尺；将重量轻、长度短、体积小的线圈作为动尺；在线圈外设计导磁罩，构成线圈的外部磁路，并作为传感器的磁屏蔽。这样不仅克服了一般传感器的缺陷、大大加宽了测量范围，而且制作、安装和维护变得非常方便。（3）测量方法的改进由于传统电感传感器及其测量系统难于同时满足测量精度和采样速度的现状，所以目前采用半桥式电感传感器作测量探头，利用集成信号调理电路和AD转换器，将高速过采样和平均滤波有机融合，实现了动态微位移的精密测量。2、性能的扩张（1）发挥本身的特点，做到基本的测量功能，并依据测量要求改良自身的测量敏感度、范围、精度等。由于电感式传感器有一突出优势在于结构简单、易于安装，应在近年的研究实践中开始适用于多角度多外形多应力状态等的检测中，如用于锥轴承测量、电感式转向盘扭矩传感器、在圆度仪中的应用、角位移的测量等。（2）结合新科技的要求、根据被测对象的不同要求，建立更多的测量关系，扩展自身的测量外延。如通过电磁理论分析，提出了一种基于印刷电路板的平面电感式传感器的应用研究44型空心线圈电流互感器。（3）发展与单片机及其他类型传感器的交互使用。在综合测控中，常常将电容式传感器和电感式传感器一并使用。（4）利用新型材料提高自身的性能。如正在研究的非晶态合金压磁电感式薄膜压力传感器，能在较大温度变化范围内稳定工作的，满足了低压的流体压力测试，精度高，造价低。三、工作原理利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换出线圈的自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到店量的转换。四、相关测量电路（1）变磁阻式传感器----基本结构----等效电路（2）差动自感传感器电感式传感器的应用研究55----结构原理图----交流电桥式测量电路----变压器式交流电桥（3）互感式传感器（差动变压器）----结构原理电感式传感器的应用研究66----电原理图----等效电路磁芯处于中间平衡位置时：磁芯上升时：磁芯下降时：----差动整流测量电路电感式传感器的应用研究77----相敏检波电路----集成化的相敏检波电路（4）电涡流式传感器----原理图----等效电路电感式传感器的应用研究88五、应用现状、市场近年来电感式传感器以其结构简单、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、稳定性能好和使用方便等特点，广泛的应用于测量、监控、自控等领域。以下就简单谈一下各种传感器的基本应用。首先变磁阻式传感器一般作为压力传感器和测量工具；其次差动变压器式常作为电感测厚仪、电感测微仪和电感压差计使用；接着电涡流传感器则常用于测厚、测转速、测振动、以及利用电涡流测伤等。最后，总而言之，电感式传感器自身的优势与现代检测要求适应性强，并结构简单且工作要求不高，是很多行业、研究的首选对象。近年来，高铁等运输行业的高速发展，使得电感式传感器的监测功能得到了大范围的扩张，还有磨粒检测技术、脉冲涡流检测技术等发展，也使得其得到更多的关注。现代科学研究以及生产实践对“检测，监测”越来越重视，而传感器的应用，为监测和检测提供了有效的手段。而电感式自身的诸多优势，使得它在科研和实际应用上均有广阔前景。相信在今后的发展中，电感式传感器定会应用更加广泛。六、技术发展趋势现代科学研究以及生产实践对“检测、监测”越来越重视，而传感器的应用，为监测和检测提供了有效的手段。而电感式传感器的诸多优势使得它在科研和实际应用上均有广阔前景。近期的研究多围绕磁悬浮控制技术、磨粒检测技术、低频振动检测、探伤等进行，这些技术均在蓬勃发展，对电感式传感器的要求必将进一步提高。现在研究已经有意识的将电感式传感器的互换性能、与模拟———测量电路电感式传感器的应用研究99仪器的结合性、与单片机的配合使用都讨论进来，可见，电感式传感器的应用将更加智能化，得出的测量结果将更加直观。七、参考文献1、黄贤武、郑筱霞《传感器原理及应用》高等教育出版社、电子科技出版社2004.32、孟庆斌《电感式传感器原理及在几何量计量工具检定中的应用趋势》吉林省白山市计量检定中国计量英文刊名：CHINAMETROLOGY2010(1)3、王广林，周军晖，李云峰《刚度测试中螺管型差动式电感位移传感器的研制》仪表技术与传感器2008(5)4、石成英，李忠科，林辉，岳开宪《电感式微位移测量仪的设计与实现》自动化仪表英文2005,26(3)5、张冈，李少慧，秦忆《一种电感式大位移传感器的理论与设计》华中理工大学学报Vol.27No.319996、刘晓，赵辉，刘伟文，俞朴《深亚微米精度电感位移传感器及测量电路研究》传感技术学报2006,19(6)7、陈虎勋，田新启《电涡流传感器对被测材料敏感性的实验研究》仪表技术与传感器2009(10)8、杨理践，刘佳欣，高松巍，王俊峰，谢玲《大位移电涡流传感器的设计》仪表技术与传感器2009(2）9、魏宝芝，邓晓《本质安全型电感式传感器的设计》电气防爆2009(1)10、王栋《电感传感器在锥轴承测量中的改型应用》合肥工业大学【硕士学位论文】11、季学武，刘学，孙凌玉《电动助力转向系统电感式转矩传感器的研究》传感器世界2007,13(2)12、殷建，李志远《电感式传感器在圆度仪中的应用》机械工程师2007(5）13、龚伟，周有庆，吴涛，王国华，彭春燕，周成林《基于PCB的平面型电流互感器性能分析及设计》仪表技术与传感器2009(7)电感式传感器的应用研究101014、马青《论文电感式角位移传感器研制》东南大学【硕士学位论文】15、TIANGY,ZHAOZX,BAINESRW.Thesearchofinhomogeneityineddycurrentsensors.SensorsandActuators(A),1998(69):148-15116、YUYT,DUPA.Researchonthecorrelationbetweenmeasuredmaterialpropertiesandoutputofeddysensor.2005IEEEInternationalConferenceonIndustrialTechnology,Hongkong,2005附录：本次论文出现的电路图均引用黄贤武、郑筱霞编著的《传感器原理及应用》高等教育出版社、电子科技出版社。致谢：这是我第一次接触论文，一开始的时候无从下手，题目也不知道该怎么定，后来自己就在网上查阅资料，这个过程中使我学到了大量的知识，同时也看到了自己的不足之处。在这次论文写作过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习的过程中，老师上课渊博的知识、开阔的事业和敏锐的思维也给我深深地启迪。同时也谢谢帮助过我的同学，谢谢你们耐心地帮助我解决一个个困惑。最后，我要向百忙之中抽出时间对本文进行审阅的*老师表示衷心的感谢。