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1.螺管型电感传感器
螺管型电感传感器它是在螺管线圈中故人衔铁形成的。衔铁在外力作用下可上下运动,使得线圈的电感量发生变化。这种传感器的精确理论分析较气隙型复杂得多、具体可参考有关专著。对它的近似分析结果如下。
假设在线圈内的磁场强度是均匀的,螺管全长为l.半径为r,匝数为N,当铁芯插入线圈内时,使插入部分的磁阻下降,所以磁感应强度增大,从而使电感值增加。设铁芯半径为rc,铁芯材料的磁导率为um,铁芯插入线圈内的长度为lc(l c<l),若插入长度lc增加Alc时,电感增加AL,那么电感的增加量成正比。但由于线圈内磁场强度沿轴向分布并不均匀,因而它的输出特性呈非线性。
2.变截面型电感传感器
变截面型电感传感器的结构,气隙厚度保持不变,而铁芯与衔铁之间相对覆盖面积(即磁通截面)随被测量的变化而变化,从而引起电感发生变化。
设初始磁通截面(即铁芯横截面)的面积为s=ab,a为铁芯截面长.b为铁芯截面宽,当衔铁随外力作用沿铁芯截面长度方向向下移动x时由此可见,变截面型电感传感器的输出特性曲线在理论上为一直线,电感的变化量与位移x呈线性关系。
3.变气隙型电感传感器
变气隙型电感化感器的传感器线圈的电感与气隙成反比,由此可见,电感的变化量AL与气隙的变化量A6成线性关系。同时可知,高次项是造成非线性的主要原因,而且是不相等的。为了改善非线性,应越小越好,电感传感器用于测量微小位移是比较精确的。但过小,又会降低灵敏度.所以要两者兼顾,统筹考虑。实际测旦中广泛采用差动式电感传感器。
4.差动式电感传感器
为改善传感器的非线性和减小外界干扰的影响,常用差动技术来改善其性能。同的传感器线圈共用一个活动衔铁,构成差动传感器,以提高电感传感器的灵敏度差。上述三种类型都可差动使用,对这种姓动传感器的结构要求是:两个导磁体的几何尺寸完全相同,材料性能完全相同,两个线圈的电气参数(如电感、匝数、铜电阻等)和几何尺寸也要完全相同。
经差动处理后,传感器具有下列优点:1.灵敏度提高一倍。即衔铁位移相同时、输出信号大一倍。2.线性得到明显改善:3.对温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响,由于可互相抵消而减小。4.电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小。
这三种类型的传感器的特性比较总结如下:
(1)变气隙型自感传感器的优点是灵敏度最高.从灵敏度随气隙的增大而减小。因为原始气隙一般取得很小。.电感的相对变化量可达1/100一l500。因而它对电路放大倍数要求低。主要缺点是非线性误差大。为减小非线性误差,量程必须限制而且较小,一般为间隙的1/5以下、衔铁在运动力向亡受到铁芯的限制,白由行程小。这种传感器制造装配比较困难,因此应用在逐年减少。
(2)变截面型自感传感器的灵敏度比变气隙型的低.但理论灵敏度为一常数,因而且有较好的线性,量程也较大,自由行程qJ按需要安排。制造装配也较方便,因而使用比较广泛。
(3)螺管型自感传感器的灵敏度比爱戴由型的更低,但员程大.线性也较好,同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便等优点。在批量生产中。螺管型的互换性耍比变截面型的好,特性大体一致。促由于螺管型的线圈形状对线性度及稳定度有较大影响、要求在设计制造时注息线圈骨架的形状和尺寸稳定不变,线圈绕制耍均匀一致*它的应用比较广泛。
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