FS-C322-W感應(yīng)式傳感器的工作原理

感應(yīng)式傳感器通常被用來(lái)測(cè)量位置或速度，特別是在惡劣的環(huán)境中。對(duì)于許多工程師來(lái)說(shuō)，感應(yīng)式位置傳感器的術(shù)語(yǔ)和技術(shù)可能會(huì)令人困惑。在這篇文章中，解釋了各種類(lèi)型的感應(yīng)式傳感器，闡述了他們的工作原理，以及他們各自的優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)。

感應(yīng)式位置和速度傳感器有各種各樣的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)。所有的感應(yīng)式傳感器都可認(rèn)為是基于變壓器原理工作的，是通過(guò)一種基于交流電流感應(yīng)的物理現(xiàn)象。1830年Michael Faraday發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)一個(gè)載流導(dǎo)體可以在另一個(gè)個(gè)導(dǎo)體中“感應(yīng)”出電流。Faraday的發(fā)現(xiàn)被應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，以及感應(yīng)式傳感器中用于位置和速度測(cè)量。

感應(yīng)式傳感器包括簡(jiǎn)單的接近開(kāi)關(guān)、可變電感傳感器、可變磁阻傳感器、同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、旋轉(zhuǎn)和線性變差變壓器（RVDT和LVDT），以及新一代感應(yīng)式編碼器（IncOder）。

在一個(gè)簡(jiǎn)單的接近傳感器（接近開(kāi)關(guān)）中，傳感器電源在線圈（繞組）中產(chǎn)生交流電流。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體或者導(dǎo)磁性物體，比如一個(gè)鋼盤(pán)，接近線圈時(shí)，就會(huì)改變線圈的阻抗。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)閾值時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)，表明物體存在的一個(gè)信號(hào)。接近傳感器通常用于檢測(cè)金屬物體的存在與否，而輸出通常會(huì)模擬一個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這種傳感器廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)中電氣觸點(diǎn)會(huì)有問(wèn)題的場(chǎng)合，尤其是存在大量灰塵或水的場(chǎng)合。有機(jī)會(huì)你會(huì)在汽車(chē)清洗站，或者當(dāng)你登上飛機(jī)時(shí)看看飛機(jī)起落架，你就會(huì)看到很多的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)傳感器。

可變電感和可變磁阻傳感器通常會(huì)產(chǎn)生一個(gè)導(dǎo)體或磁性可滲透性物體(通常是鋼棒)與線圈之間相對(duì)位移成比例的電信號(hào)。與接近傳感器一樣，線圈通以交流電流，線圈的阻抗與物體與線圈之間的相對(duì)位移成正比。這種傳感器通常用于測(cè)量活塞桿在缸體中的位移，例如在氣動(dòng)或液壓系統(tǒng)中，整個(gè)線圈外徑可以放置在活塞桿中心孔內(nèi)。

同步器則是當(dāng)線圈之間有相對(duì)位移時(shí)，測(cè)量線圈之間的電磁耦合來(lái)工作的。線圈通常是旋轉(zhuǎn)的，并且需要在運(yùn)動(dòng)和靜止部件(通常稱為轉(zhuǎn)子和定子)有電氣引線。同步器可具有的準(zhǔn)確度，用于工業(yè)計(jì)量、雷達(dá)天線和望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用中。同步器價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)在越來(lái)越少見(jiàn)，基本上已經(jīng)被無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器取代。無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器是感應(yīng)式傳感器的另一種形式，但電氣引線僅是在定子繞組上。

LVDT、RVDT和旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間感應(yīng)耦合的變化來(lái)工作的。初級(jí)繞組能量耦合到次次繞組，但是耦合到每一個(gè)次級(jí)繞組的能量與導(dǎo)磁物體的相對(duì)位移成比例。在一個(gè)LVDT中，通常是一個(gè)穿過(guò)繞組內(nèi)孔的金屬棒。在一個(gè)RVDT或旋轉(zhuǎn)變壓器中，通常是一個(gè)特殊形狀的轉(zhuǎn)子或磁極片，相對(duì)于沿轉(zhuǎn)子圓周布置的線圈旋轉(zhuǎn)。LVDT和RVDT的典型應(yīng)用包括飛機(jī)副翼、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油控制的液壓伺服系統(tǒng)中。旋轉(zhuǎn)變壓器的典型應(yīng)用是無(wú)刷電機(jī)換相。

感應(yīng)式傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，相關(guān)信號(hào)處理電路不需要靠近感應(yīng)線圈。這使得感應(yīng)線圈可以位于惡劣的環(huán)境中，而其他的傳感器技術(shù)可能不適合這種環(huán)境，比如磁性或光學(xué)傳感器，因?yàn)樗鼈円蟊容^脆弱的硅基電子電路位于測(cè)量點(diǎn)。