传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法：

讲授、多媒体、图表 教学过程：

１、电感式传感器概念

电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的一种传感器。由铁芯和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。自感式传感器实质上是一个带气隙的铁芯线圈。按磁路几何参数变化形式的不同，目前常用的自感式传感器有变气隙式、变面积式与螺管式三种;按组成方式分，有单一式与差动式两种。 ２、自感式传感器的结构及工作原理

自感式电感传感器的基本结构如图2-37所示，主要由线圈、铁芯和衔铁以及测杆组成。

自感式传感器主要用于测量位移量或者是易于转换成位移量的被测量。工作时衔铁通过测杆与被测物体接触，被测物体位移将带动可动衔铁移动，从而导致线圈电感量发生变化。当线圈接入测量转换电路后，电感量的变化将转换成电压、电流或频率的变化，从而完成非电量到电量的转换。

３、自感式电感器的种类

自感式电感传感器按原理可分为变气隙型、变截面型和螺线管型三种基本类型。

(1)变气隙型传感器，若A为常数，则L与气隙反比。故输入输出是非线性关系。

(2)变截面型传感器由公式可知传感器工作时，若气隙间距s保持不变，则线圈电感量L与截面积A成正比，输入与输出是一种线性关系，灵敏度是一常数。为提高灵敏度，常将s做得很小。这种类型的传感器由于结构的限制，量程一般也不大，故在实际应用中并不多。

(3)螺线管型电感式传感器螺线管型电感式传感器由一只螺管线圈和一根柱形衔铁组成。当被测量引起衔铁移动时，会引起衔铁在线圈中的长度变化，从而引起螺管线圈的电感量的变化。机械强度、导电率以及热电偶的用途和测量范围等因素决定。热电偶长度由使用情况、安装条件，特别是工作端在被测介质中的插入深度来决定。

电感式传感器在实际使用中，通常采用两个相同的传感器线圈共用一个衔铁，构成差动电感传感器。结构如图2-38所示。

４、自感式传感器的测量电路

(1)交流电桥交流电桥是电感式传感器的最常用的测量电路，它将线圈电感的变化转换成电桥电路的电压或电流输出。自感式传感器常用的交流电桥有以下两种。

(2)谐振电路谐振电路如图2-40(a)所示。图中Z为传感器线圈，E为激励电源。设图2-40(b)中曲线1为图2-40(a)回路的谐振曲线。若激励

源的频率为f，当传感器线圈电感量变化时，谐振曲线将左右移动，于是输出电压的幅值就发生相应变化。这种电路灵敏度很高，但非线性严重，常与单线圈自感传感器配合，用于测量范围小或线性度要求不高的场合。

(3 )恒流源电路这种电路与大位移(螺管式)自感传感器配用，见图2-41。

课堂小结：

电感式传感器（自感式）的概念、原理、种类、转换电路 课后作业：

１电感式传感器（自感式）的工作原理是什么？ ２电感式传感器（自感式）的结构由哪几部分组成？

３电感式传感器（自感式）的转换电路的测量方法？ 教学反思：

基本掌握自感式传感器的概念，原理，转换电路，能正确分析电路。

第２５课时 教学内容： 2.6 电感式传感器 教学目标：

熟悉电感式传感器（自感和互感式）的概念及工作原理。 掌握电感式传感器（自感和互感式）的结构及转换电路。 知道电感式传感器（自感和互感式）的主要应用。 教学重、难点：

传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法：

讲授、多媒体、图表 教学过程：

５、互感式传感器工作原理

互感式传感器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。其原理类似于变压器。互感式传感器的初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作，因此又称为差动变压器。差动变压器和自感传感器一样，也有变气隙式、变面积式和螺管式三种类型，目前应用最广泛的是螺管式差动变压器传感器。如图2-42所示。