差动式自感传感器

由于线圈中通有交流励磁电流，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起振动和附加误差，而且非线性误差较大。外界的干扰、电源电压频率的变化、温度的变化都会使输出产生误差。

在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同。

这种结构除了可以改善线性、提高灵敏度外，对温度变化、电源频率变化等的影响也可以进行补偿，从而减少了外界影响造成的误差，可以减小测量误差。

a、差动式自感传感器的结构 

(a)变气隙式； （ b）变面积式； （c ）螺管式差动式自感传感器

b、差动式自感传感器的特点

差动气隙式电感传感器由两个相同的电感线圈和磁路组成。

测量时，衔铁通过测杆与被测位移量相连，当被测体上下移动时，导杆带动衔铁也以相同的位移上下移动，使两个磁回路中磁阻发生大小相等，方向相反的变化，导致一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动形式。

差动变压器式传感器

把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量变化的装置。

当一次线圈接入激励电源后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器式传感器，简称差动变压器。

1、差动变压器的结构 

差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管线等。

 a、b两种结构的差动变压器，衔铁均为板形，灵敏度高，测量范围则较窄，一般用于测量几微米到几百微米的机械位移。

(a)、(b)变间隙式差动变压器

对于位移在1mm至上百毫米的测量，常采用圆柱形衔铁的螺管型差动变压器，如 c、d两种结构。

(c)、(d)螺线管式差动变压器

e、f两种结构是测量转角的差动变压器，通常可测到几秒的微小位移。 Ø非电量测量中，应用最多的是螺线式差动变压器，它可以测量范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。

 (e)、(f)变截面式差动变压器

2、差动变压器的工作原理

差动变压器的结构由铁芯、衔铁和线圈三部分组成。其结构虽有很多形式，但其工作原理基本相同。

差动变压器上下两只铁芯均有一个初级线圈1和一个次级线圈2 。上下两只初级线圈串联后接交流激励电压，两只次级线圈则按电势反相串接。

将两个匝数相等的次级绕组的同名端反向串联，当初级绕组加以激磁电压时，根据变压器的作用原理在两个次级绕组和中就会产生感应电势;

如果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，输出电压为零。

当活动衔铁向某一个次级线圈方向移动时，则该次级线圈内磁通增大，使其感应电势增加，差动变压器有输出电压，其数值反映了活动衔铁的位移。

差动变压器输出电压曲线

电涡流式传感器

1、电涡流式传感器的结构

电涡流式传感器结构比较简单，主要由一个安置在探头壳体的扁平圆形线圈构成。

电涡流传感器的内部结构

2、电涡流式传感器的工作原理

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。

电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变化从而进行非电量电测的。Ø目前生产的变间隙位移传感器，器量程范围为 300m～800mm。

将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁场中。根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化。