首頁(yè) > 技術(shù)文章
問(wèn)：德國(guó)IFM電感式傳感器用在什么行業(yè)上？
答：一般用在汽車(chē)制造行業(yè)比較多，也可以用在食品行業(yè)，液壓系統(tǒng)行業(yè)等等。
ifm為汽車(chē)制造領(lǐng)域提供廣泛的創(chuàng)新型高質(zhì)量傳感器和系統(tǒng)。其中，溫度、壓力、液位和流量傳感器能可靠地監(jiān)控過(guò)程介質(zhì)；安全光柵、安全光幕和防故障電感式傳感器可確保沖壓車(chē)間、機(jī)器人車(chē)間以及裝配站等工作空間中設(shè)備和操作員的安全；電感式、電容式、光電式以及氣缸傳感器可檢測(cè)設(shè)備部件；振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)可用于工廠范圍的狀態(tài)維護(hù)策略；RFID系統(tǒng)、讀碼器和攝像頭系統(tǒng)可用于物料追蹤和質(zhì)量控制
電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí) 現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
由鐵心和線(xiàn)圈構(gòu)成的將直線(xiàn)或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線(xiàn)圈電感量變化的傳感器，又稱(chēng)電感式位移傳感器。這種傳感器的線(xiàn)圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量 的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線(xiàn)圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線(xiàn)圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。
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(shí) 際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線(xiàn)性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。
變間隙型電感傳感器 這種傳感器的氣隙δ隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻。它的靈敏度和非線(xiàn)性都隨氣隙的增大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧。δ一般取在 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(duì)覆蓋面積（即磁通截面）隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻。它的靈敏度為常數(shù)，線(xiàn)性度也很好。
螺管插鐵型電感傳感器 它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳感器的量 程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。
ifm電感式傳感器工作原理編輯
電感式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)。它是把被測(cè)量如位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。按照轉(zhuǎn)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(dòng)變壓器式）兩種[1] 。
變磁阻式傳感器
當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中電流i變化時(shí)，該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化，因而在線(xiàn)圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)稱(chēng)為自感電勢(shì)。
變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由線(xiàn)圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)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(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線(xiàn)圈的電感值變化，因此只要能測(cè)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(diǎn)：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大倍數(shù)要求低。但是受氣隙δ寬度的影響，該類(lèi)傳感器的測(cè)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(dǎo)磁截面積S0成正比。
靈敏度S與氣隙長(zhǎng)度δ的平方成反比，δ愈小，靈敏度S愈高。為了減小非線(xiàn)性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，一般取。這種傳感器適用于較小位移的測(cè)量，一般約為0.001～1 mm。
差動(dòng)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(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈互感的變化。由于常采用兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈組成差動(dòng)式，故又稱(chēng)差動(dòng)變壓器式傳感器。
差動(dòng)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(yīng)鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；同時(shí)，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零。因此，差動(dòng)變壓器式傳感器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵芯位移極性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。
把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線(xiàn)圈互感變化的傳感器稱(chēng)為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱(chēng)差動(dòng)變壓器式傳感器。
差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線(xiàn)管式等。變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。
圖中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感。
電渦流式傳感器
金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣
在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈，這種現(xiàn)象稱(chēng)為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。 根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線(xiàn)圈通以正弦交變電流I1時(shí)，線(xiàn)圈周?chē)臻g必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H1，使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2，I2又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng)H2。
分類(lèi)編輯
電感式傳感器分為 3 種類(lèi)型：改變氣隙厚度 δ 的自感傳感 器，即變間隙式電感傳感；改變氣隙截面 S 的自感傳感器，即 變截面式電感傳感器；同時(shí)改變氣隙厚度 δ 和氣隙截面 S 的自 感傳感器，即螺管式電感傳感器。
變間隙型電感傳感器
這種傳感器的氣隙 δ 隨被測(cè)量的變 化而改變，從而改變磁阻。 它的靈敏度和非線(xiàn)性都隨氣隙的增 大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧． δ 一般取在 0． 1 ～ 0． 5 毫 米之間。
改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(duì)覆蓋面積( 即磁通截面) 隨被測(cè)量的變化而改變，從而改 變磁阻． 它的靈敏度為常數(shù)，線(xiàn)性度也很好。 螺管插鐵型電感傳感器。 它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連 的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻 的變化。 銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳 感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。
螺管插鐵型電感傳感器
它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作工作原理編輯
電感式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)。它是把被測(cè)量如位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。按照轉(zhuǎn)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(dòng)變壓器式）兩種[1] 。
變磁阻式傳感器
當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中電流i變化時(shí)，該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化，因而在線(xiàn)圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)稱(chēng)為自感電勢(shì)。
變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由線(xiàn)圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)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(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線(xiàn)圈的電感值變化，因此只要能測(cè)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(diǎn)：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大倍數(shù)要求低。但是受氣隙δ寬度的影響，該類(lèi)傳感器的測(cè)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(dǎo)磁截面積S0成正比。
靈敏度S與氣隙長(zhǎng)度δ的平方成反比，δ愈小，靈敏度S愈高。為了減小非線(xiàn)性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，一般取。這種傳感器適用于較小位移的測(cè)量，一般約為0.001～1 mm。
差動(dòng)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(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈互感的變化。由于常采用兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈組成差動(dòng)式，故又稱(chēng)差動(dòng)變壓器式傳感器。
差動(dòng)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(yīng)鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；同時(shí)，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零。因此，差動(dòng)變壓器式傳感器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵芯位移極性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。
把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線(xiàn)圈互感變化的傳感器稱(chēng)為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱(chēng)差動(dòng)變壓器式傳感器。
差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線(xiàn)管式等。變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。
圖中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感。
電渦流式傳感器
金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣
在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈，這種現(xiàn)象稱(chēng)為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。 根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線(xiàn)圈通以正弦交變電流I1時(shí)，線(xiàn)圈周?chē)臻g必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H1，使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2，I2又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng)H2。
分類(lèi)編輯
電感式傳感器分為 3 種類(lèi)型：改變氣隙厚度 δ 的自感傳感 器，即變間隙式電感傳感；改變氣隙截面 S 的自感傳感器，即 變截面式電感傳感器；同時(shí)改變氣隙厚度 δ 和氣隙截面 S 的自 感傳感器，即螺管式電感傳感器。
變間隙型電感傳感器
這種傳感器的氣隙 δ 隨被測(cè)量的變 化而改變，從而改變磁阻。 它的靈敏度和非線(xiàn)性都隨氣隙的增 大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧． δ 一般取在 0． 1 ～ 0． 5 毫 米之間。
改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(duì)覆蓋面積( 即磁通截面) 隨被測(cè)量的變化而改變，從而改 變磁阻． 它的靈敏度為常數(shù)，線(xiàn)性度也很好。 螺管插鐵型電感傳感器。 它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連 的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻 的變化。 銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳 感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。
螺管插鐵型電感傳感器
它由螺管線(xiàn)圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線(xiàn)圈磁力線(xiàn)泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線(xiàn)圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作
