自感式传感器课程设计

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1、 1 引言引言 传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能 够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号 的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件 是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换 元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成 适于传输和测量的电信号的部分。 本说明书中设计的具有带相敏检波电路的差动式自感传感器 是将位移的变化转化成电感的变化，再通过信号调节电路将其转 化成可测量的电压信号。 2 目录 课程设计任务书 . 2 一、设计要求 3 二、基本原理 3 1.自感传感器简介 3 2.自感式传感器的工作原理 3 3.

2、差动 变隙式自感传感器的工作原理 5 4 零点残余误差的影响 6 三、传感器结构及参数 7 四、传感器测量电路 . 9 1.交流电桥 10 振荡电路 11 3.移相器 13 4.放大器 14 5.相敏检波器 15 6.低通滤波器 18 五误差分析 . 20 六、结论 22 七、参考资料 23 3 一、一、设计要求设计要求 按照任务书进行设计，设计的传感器必须满足所要求的几个 技术参数。根据设计成果进行验证试验并记录试验现象。 二、二、基本原理基本原理 1 1、自感传感器简介、自感传感器简介 自感式电感传感器是利用线圈自感变化实现测量的一种装 置，其核心部分是可变自感，在将被测量转换成线圈自感变

3、化时， 一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类传感器 的主要特征是具有电感绕组。 2 2、自感式传感器的工作原理、自感式传感器的工作原理 图 2.1 所示为为自感传感器的结构原理图。传感器由线圈、 铁心和衔铁三部分组成， 在铁心与衔铁之间有厚度为的空气隙。 当被测运动物体带动衔铁上下移时，气隙厚度产生变化，是铁心 和衔铁形成的磁路磁阻发生变化，从而使线圈的自感也发生变 化。线圈自感的计算公式为 MR N L 2 )12( 式中：为线圈的匝数； MR 为磁路的总磁阻。 如果空气隙厚度较小，而且不考虑磁路的铁损，则总磁阻 4 为磁路中铁心、气隙和衔铁的磁阻之和: SS l R n i

4、Ii i M 0 1 2 )22( 式中：li 为各段导磁体的长度（包括铁心、衔铁） ；i 为各段导 磁体的相对磁导率；Si 为各段导磁体的截面 积；为空气隙磁通截面积；o 为空气隙的 磁导率（4 7 10 H/m） 。将式 2-2 代入式 2-1 得 图 21 n i ii i SS l N L 1 0 2 2 )32( 由于铁心与衔铁为铁磁材料，其磁阻与空气隙磁阻相比小得多， 故可忽略，则式 2-3 可简化为 2 2 0SN L )42( 由式 2-4 可看出，线圈的自感量与、S 和三个参数有关。 当线圈匝数一定时，若不变，变化，则为的单值函数， 可构成变气隙传感器，这种传感器灵敏度很高，是最常用的电感 式传感器。 5 3 3、差动变隙式自感传感器的工作原理、差动变隙式自感传感器的工作原理 变气隙型传感器单个线圈使用时，由于线圈中流往负载的