电感式传感器的发展与应用

电感式传感器的发展与应用

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[摘要]：检测要求的提高，对传感器提出了更高的精度、测量范围、稳定性等要求，伴随着新的材料、新的集成加工工艺的发展，也促进了传感器的发展。本文就电感式传感器的发展及应用进行了概括，并展望了电感式传感器的今后的发展。

[关键词]：电感式传感器、涡流、互感、自感、检测

0引言

电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化以实现非电量电测的一种装置，传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。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(如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等)的测量。相较于其他类型的传感器，电感式传感器以其结构简单可靠、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。近年来，利用其与磁的关系，在磨粒检测等与磁感应相关的测试技术中也得到相关应用。

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均有广泛的应用。

1. 电感式传感器发展

综观几十年来传感技术的发展分为两个方面：一是提高与改善传感器的技术指标，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；二是寻找新原理、新材料、新工艺1。电感式传感器的发展也是沿这两个方向进行的。

1.1缺陷的弥补

电感式传感器根据自身的设计特点有其优势也具备一定的劣势，如存在非线性误差、测量范围不足等。为了能弥补这些缺陷，近年的研究多从传感器的设计上、运算方式上等进行改善，如差动设计、低频设计等。

1.1.1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。在实际应用中，这3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2。同时差动式的两个电感结构，还可以抵消温度、噪声干扰的影响。

实际应用实例如利用螺管型差动式电感传感器抗干扰能力强、温度漂移和时间漂移都很小、稳定性好的特性，成功运用于刚度测试系统中，并取得了很好的工程效果3。

1.1.2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，按其结构和原理一般都是由固定线圈和可动铁芯组成，当铁芯在线圈内沿轴向运动时，通过线圈电感的变化达到检测位移的目的。

电感式传感器本身的设计特点，就使其具备测微的功能，电感式微位移传感器是利用线圈的电感变化来实现微位移测量的一种装置。它具有精度高、工作稳定、结构简单的特点，尤其是测量仪所配用的轴向式电感式传感器，其外形和机械式百分表相同，适合产品测量系统的改造与开发。

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