變磁阻式傳感器的工作原理

工作原理

  變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。它由線圈、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，在鐵芯和銜鐵之間由氣隙，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。

  根據(jù)電感定義，線圈中電感量可由下式確定：

             L= Ψ/I=wΦ/I（9-1）

   式中：Ψ—線圈總磁鏈

              I—通過(guò)線圈的電流

             W—線圈的匝數(shù)

             Φ—穿過(guò)線圈的磁通

 由磁路歐姆定律，得 Φ=Iw/R_m （9-2）式中R_m為磁路總磁阻

對(duì)于變隙式傳感器，因?yàn)闅庀逗苄。钥梢哉J(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的，若忽略磁路磁損，則磁路總磁阻為Rm=L₁/u₁S₁+L₂/u₂S₂+2δ/u₀S₀（9-3）

式中：u₁——鐵芯材料的磁導(dǎo)率                         S₁——鐵芯的截面積

          u₂——銜鐵材料的磁導(dǎo)率                          S₂——銜鐵的截面積

          L₁——磁通通過(guò)鐵芯的長(zhǎng)度                       U₀——空氣的磁導(dǎo)率

          L₂——磁通通過(guò)銜鐵的長(zhǎng)度                       S₀——?dú)庀兜慕孛娣e

         δ ——?dú)庀兜暮穸?nbsp;   

通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻，如圖，則式（9-3）可近似R_m=2δ /u₀S₀（9-6）聯(lián)立式（9-1）（9-2）（9-6）可得L=W²/R_m=W²u₀S₀/2δ （9-7）

式（9-7）表明，線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感L僅僅是磁路中磁阻R_m的函數(shù)，只要改變?chǔ)幕騍₀均可導(dǎo)致電感變化，因此，變磁阻式傳感器又可分為氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S₀的傳感器，使用最廣泛的是變氣隙厚度δ的電感傳感器。

變氣隙厚度δ的傳感器如圖9-1所示，這種傳感器的靈敏度高，最常用的電感式傳感器，其缺點(diǎn)是輸出特性(L-δ關(guān)系曲線）是非線性的。

變氣隙面積S₀的傳感器如圖9-2所示，這種傳感器為線性特性，但是靈敏度較低，它通常用于角位移的測(cè)量中。