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传感器形状类型不同,决定电感式传感器的优点和缺点不同!

发表时间:2022-02-28 18:16【 阅读量:-查看手机网址
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  电感式传感器通常用于测量位置或速度,尤其是在恶劣环境下。感应位置检测中使用的术语和技术可能会令人困惑。在本文中,我们解释了各种类型的感应位置传感器;它们的工作原理和相对优势。


  感应式位置和速度传感器有多种形状、尺寸和设计。可以说所有的电感式传感器都是根据变压器原理工作的,都是利用基于交流电的物理现象。迈克尔·法拉第在19世纪30年代首次观察到这一现象,当时他发现第一个载流导体可以“诱导”电流在第二个导体中流动。法拉第的发现构成了现代电机、发电机,当然还有用于位置和速度测量的感应传感器的基础。

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  感应式位置和速度传感器包括简单的接近开关、可变电感传感器、可变磁阻传感器、同步器、旋转变压器、旋转和线性可变差动变压器(RVDTs&LVDTs),以及新一代感应编码器(有时称为编码器)。


  一、电感式传感器的类型:


  在简单的接近(或“接近”)传感器中,电源导致交流电流在线圈(有时称为回路、线轴或绕组)中流动。当诸如钢盘之类的导电或导磁目标接近线圈时,这会改变线圈的阻抗。当超过阈值时,这将作为目标接近的信号。接近传感器通常用于检测金属目标的存在或不存在,并且输出通常模拟开关。这种类型的感应传感器通常用于传统开关可能存在问题的地方——尤其是存在大量污垢或水的地方。下次洗车或登机时看一眼起落架时,您会看到很多感应式接近传感器。


  可变电感传感器和可变磁阻传感器通常产生与导电或导磁目标(通常是钢棒)相对于线圈的位移成比例的电信号。与接近传感器一样,当线圈通电时,线圈的阻抗会根据目标的位移而变化。这种传感器通常用于测量气动或液压柱塞中活塞的位移。活塞可以布置成越过传感器线圈的外径。


  同步器是感应式位置传感器的另一种形式,它们在线圈彼此相对移动时测量线圈之间的感应耦合。同步器通常是旋转的,需要与传感器的运动和静止部分(通常称为转子和定子)进行电气连接。它们可以提供极高的精度,用于工业计量、雷达天线和望远镜。众所周知,同步器价格昂贵,而且越来越少见,大部分已被(无刷)旋转变压器所取代。这些是另一种形式的感应式位置检测器,但电气连接仅用于定子上的绕组。


  LVDT、RVDT和旋转变压器通过线圈(通常称为初级和次级绕组)之间的电感耦合变化来测量位置。传感器的初级绕组将能量耦合到次级绕组中,但耦合到每个次级绕组中的能量比率与导磁目标的相对位移成比例变化。在LVDT中,这通常是一根穿过绕组孔的金属棒。在RVDT或旋转变压器中,它通常是一个成形的转子或极片,它相对于围绕转子外围布置的绕组旋转。LVDT和RVDT的典型应用包括航空副翼、发动机和燃油系统控制中的液压伺服系统。旋转变压器的典型应用包括无刷电动机换向。


  感应式位置传感器的一个显着优势是相关的信号处理电路不需要位于传感器线圈附近。这使得传感线圈可以放置在恶劣的环境中,否则可能会排除其他技术——例如磁传感器或光学编码器——因为它们需要相对精密的硅基电子设备位于传感点。

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  二、电感式传感器应用:


  感应式位置传感器在困难条件下可靠运行方面有着悠久的历史。因此,它们通常是安全相关、安全关键或高可靠性应用的自动选择。此类应用在军事、航空航天、铁路和重工业领域很常见。这种良好声誉的原因与基本物理和操作原理有关,它们通常独立于:


  ·移动电触点

  ·温度

  ·湿度、水和冷凝

  ·异物,如污垢、油脂、砂砾和沙子


  三、电感式传感器的优点和缺点:


  由于基本操作元件(绕线线圈和金属部件)的性质,大多数电感式位置传感器都非常坚固。鉴于其良好的声誉,一个明显的问题是“为什么不更频繁地使用电感式传感器?”原因是他们的身体强壮既是优势也是劣势。电感式传感器往往准确、可靠和坚固,但也很大、笨重和笨重。对精密绕线线圈的需求也使它们的生产成本很高——尤其是高精度设备。除了简单的接近传感器外,更复杂的电感式传感器对于更主流的应用来说过于昂贵。


  电感式传感器相对稀缺的另一个原因是,设计人员可能很难指定它们。这是因为每个传感器通常需要单独指定和购买相关的交流产生和信号处理电路。反过来,这需要大量的模拟电子技术和知识。因为年轻的工程师倾向于专注于数字电子产品,他们会更喜欢替代和更数字化的方法。