圖1 電容原理電壓測量法
圖2 利用FET檢測電場狀態(tài)原理圖
圖3 饋電狀態(tài)傳感器的敏感元件電路圖
圖4 饋電狀態(tài)傳感器電路
電感傳感器是將被測量轉換為線圈的自感或互感的變化來測量的裝置。電感傳感器還可用作磁敏速度開關、齒輪齡條測速等。電感式傳感器是利用電磁感應把被測的物理量如位移,壓力流量振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出,實現非電量到電量的轉換。它是利用線圈自感或互感系數的變化來實現非電量電測的一種裝置。利用電感式傳感器，能對位移、壓力、振動、應變、流量等參數進行測量。它具有結構簡單、靈敏度高、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強及測量精度高等一系列優(yōu)點，因此在機電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。它的主要缺點是響應較慢，不宜于快速動態(tài)測量，而且傳感器的分辨率與測量范圍有關，測量范圍大，分辨率低，反之則高。
電感式傳感器的工作原理是電磁感應。它是把被測量如位移等，轉換為電感量變化的一種裝置。按照轉換方式的不同，可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動變壓器式）兩種 。
變磁阻式傳感器
當一個線圈中電流i變化時，該電流產生的磁通Φ也隨之變化，因而在線圈本身產生感應電勢e，這種現象稱之為自感。產生的感應電勢稱為自感電勢。
變磁阻式傳感器的結構如圖1所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當銜鐵移動時，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。
特點：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對待測信號的放大倍數要求低。但是受氣隙δ寬度的影響，該類傳感器的測量范圍很小。
可變磁阻式傳感器自感，自感L與氣隙δ成反比，而與氣隙導磁截面積S0成正比。靈敏度S與氣隙長度δ的平方成反比，δ愈小，靈敏度S愈高。為了減小非線性誤差，在實際應用中，一般取這種傳感器適用于較小位移的測量，一般約為0.001～1 mm。
差動變壓器式傳感器
互感型傳感器的工作原理是利用電磁感應中的互感現象，將被測位移量轉換成線圈互感的變化。由于常采用兩個次級線圈組成差動式，故又稱差動變壓器式傳感器。
差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示，則輸出值只能反應鐵芯位移的大小，而不能反應移動的極性；同時，交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓，使活動銜鐵位于中間位置時，輸出也不為零。因此，差動變壓器式傳感器的后接電路應采用既能反應鐵芯位移極性，又能補償零點殘余電壓的差動直流輸出電路。
把被測的非電量變化轉換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據變壓器的基本原理制成的，并且次級繞組用差動形式連接，故稱差動變壓器式傳感器。
差動變壓器結構形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等。
常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應用中,這三種傳感器多制成差動式,以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。
電感傳感器由鐵心和線圈構成的將直線或角位移的變化轉換為線圈電感量變化的傳感器,又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數和材料導磁系數都是一定的,其電感量的變化是由于位移輸入量導致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當把線圈接入測量電路并接通激勵電源時,就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。變間隙型電感傳感器,這種傳感器的氣隙5隨被測量的變化而改變從而改變磁阻。它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小,因此常常要考慮兩者兼顧。δ-般取在0.1~0.5毫米之間。變面積型電感傳感器這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對覆蓋面積(即磁通截面)隨被測量的變化而改變從而改變磁阻。它的靈敏度為常數,線性度也很好。
螺管插鐵型電感傳感器:它由螺管線圈和和被測物體相連的柱型銜鐵構成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測物體移動時改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大,靈敏度低,結構簡單,便于制作。
電感式傳感器的特點是:無活動觸點、可靠度高、壽命長;分辨率高，靈敏度高;線性度高、重復性好;測量范圍寬(測量范圍大時分辨率低);.無輸
入時有零位輸出電壓,引起測量誤差;對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高,不適用于高頻動態(tài)測量.電感式傳感器主要用于位移測量和轉換成位移變化的機械量(如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應變、流量、厚度、液位、比重、轉矩等)的測量.帶有模擬輸出的電感式接近傳感器是-種測量式控制位置偏差的電子信號發(fā)生器,其用途非常廣泛。例如:可控制尺寸的穩(wěn)定性;可控制定位可控制對中心率或偏心率。
電感傳感器還可用作磁敏速度開關、齒輪齡條測速等,該類傳感器廣泛應用于紡織、化纖、機床、機械、冶金、機車等行業(yè)的鏈輪齒速度檢測,鏈輸送帶的速度和距離檢測,齒輪齡計數轉速表及汽車防護系統(tǒng)的控制等。另外該類傳感器還可用在給料管系統(tǒng)體噴出控制、斷線監(jiān)測、小零件區(qū)分、厚度檢測和位置控制等。
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柔性線圈電流傳感器采用先進的羅氏線圈技術，是一個在非鐵磁性材料上均勻纏繞的環(huán)形線圈；
無磁滯效應，幾乎為零的相位誤差，無磁飽和現象，線性度極高。
輸出信號是電流對時間的微分，通過對輸出電壓信號 進行積分，就可以真實還原輸入電流，其測量電流范圍可從毫安級到上萬安。
主要用于交流漏電流、大電流、高次諧波電流(可達400次)、復雜波形電流、瞬態(tài)沖擊電流、相位、電能、功率、功率因數等檢測。
柔性線圈電流傳感器搭配積分器，易于集成到其他設備，如相位檢測分析儀、工業(yè)控制裝置、數據記錄儀、示波器、諧波分析儀、電力質量分析儀、高精度數字多用表、瞬態(tài)沖擊記錄儀、分布式測量系統(tǒng)、保護系統(tǒng) 等。
柔性線圈電流傳感器線圈部分無任何裸露金屬導體，非接觸測量，穩(wěn)定可靠；
其體積小、重量輕、外觀精美、柔軟靈活，適合于狹窄環(huán)境和排線密集的場所；
測量范圍寬、精度高、可靠性強、響應頻帶寬，用戶可 根據需求定制線圈長度；
廣泛適用于電力、通信、氣象、鐵路、油田、建筑、計量、科研教學單位、工礦企業(yè)等領域。
柔性線圈電流傳感器適合繼電保護、可控硅整流、變頻調速、半導體開關、功率電子轉換設備、電弧 焊接等信號嚴重畸變的工業(yè)環(huán)境。
輸出信號是電流對時間的微分。這個微分信號通過一個積分器，就可以真實再 現被測電流，主要特點：
1.無磁飽和現象，能夠測量幾萬安的特大電流，如冶煉爐電極電流50KA；
2.無磁滯效應，具有極佳的瞬態(tài)跟蹤能力，可以檢測高頻電流。
柔性線圈電流傳感器依據漏電流傳感器環(huán)繞安裝在直流回路的正負出線上；
當裝置運行時，實時檢測各支路傳感器輸出的信號，當支路絕緣情況正常時，流過傳感器的電流大小相等，方向相反，其輸出信號為零；
當支路有接地時，漏 電流傳感器有差流流過，傳感器的輸出不為零。
因此柔性線圈電流傳感器通過檢測各支路傳感器的輸出信號，就可以判斷直流系統(tǒng)接地支路。該原理選線精度高，不受線路分布電容的影響。
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