第三章电感式传感器讲义课件

第三章第三章 电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器是利用被测量的变化引起是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。因电感量改变这一物理现象来实现测量的。因此根据转换原理，电感式传感器可以分为此根据转换原理，电感式传感器可以分为自自感式感式和和互感式互感式两大类。两大类。（一）工作原理（一）工作原理1 1、自感式传感器、自感式传感器 有气隙型、截面型和螺管型三种结构。有气隙型、截面型和螺管型三种结构。组成：线圈组成：线圈1，衔铁，衔铁3和铁芯和铁芯2等。等。图中点划线表示磁路，磁路中空气隙总长度为图中点划线表示磁路，磁路中空气隙总长度为l。传感器运动部分与衔传感器运动部分与衔铁相连，衔铁移动时铁相连，衔铁移动时l l发生变化，引起磁发生变化，引起磁路的磁阻路的磁阻R Rm m变化，使变化，使电芯线圈的电感值电芯线圈的电感值L L变化；只要改变气隙变化；只要改变气隙厚度或气隙截面积就厚度或气隙截面积就可以改变电感。可以改变电感。0.5l123x(a)气隙式(b)变截面式3N：线圈匝数；：线圈匝数；Rm：磁路总磁阻：磁路总磁阻(铁芯与衔铁磁阻和空气隙磁阻铁芯与衔铁磁阻和空气隙磁阻)气气隙隙式式自自感感传传感感器器，因因为为气气隙隙较较小小(l为为0.11mm)，所所以以，认认为为气气隙隙磁磁场场是是均均匀匀的的，若若忽忽略略磁磁路路铁铁损损，则则磁磁路总磁阻为路总磁阻为 l1：铁芯磁路总长；：铁芯磁路总长；l2：衔铁的磁路长；：衔铁的磁路长；S：隙磁通截面积；：隙磁通截面积；S1：铁芯横截面积；：铁芯横截面积；S2：衔铁横截面积；：衔铁横截面积；1：铁芯磁导率；：铁芯磁导率；2：衔铁磁导率；：衔铁磁导率；0：真空磁导率，：真空磁导率，0=410-7Hm；l：空气隙总长。：空气隙总长。由磁路基本知识知，线圈自感为由磁路基本知识知，线圈自感为4由由于于自自感感传传感感器器的的铁铁芯芯一一般般在在非非饱饱和和状状态态下下，其其磁磁导导率率远远大大于于空空气气的的磁磁导导率率，因因此此铁铁芯芯磁磁阻阻远远较较气气隙隙磁磁阻阻小，所以上式可简化为小，所以上式可简化为可见，自感可见，自感L是气隙截面积和长度的函数，即是气隙截面积和长度的函数，即Lf(S,l)如果如果S保持不变，则保持不变，则L为为l的单值函数，构成的单值函数，构成变隙式自感变隙式自感传感器传感器；若保持；若保持l不变，使不变，使S随位移变化，则构成随位移变化，则构成变截变截面式自感传感器面式自感传感器。其特性曲线如图。其特性曲线如图。L=f（S）L=f（l）lLSL=f(l)为非线性关系。当为非线性关系。当l0时，时，L为为，考虑导磁体的磁阻，当，考虑导磁体的磁阻，当l0时，并不等于时，并不等于，而具有一定的数值，而具有一定的数值，在，在l较小时其特性曲线如图中虚线较小时其特性曲线如图中虚线所示。如上下移动衔铁使面积所示。如上下移动衔铁使面积S改变，改变，从而改变从而改变L值时值时,则则Lf(S)的特性曲的特性曲线为一直线。线为一直线。如右图所示，线圈中放入如右图所示，线圈中放入圆柱形衔铁，也是一个可变圆柱形衔铁，也是一个可变自感。使衔铁上下位移，自自感。使衔铁上下位移，自感量将相应变化，这就可构感量将相应变化，这就可构成成螺管型传感器螺管型传感器。通过以上三种形式的电感式传感器的分析通过以上三种形式的电感式传感器的分析,可以得出可以得出以下几点结论以下几点结论:1.变间隙型灵敏度较高变间隙型灵敏度较高,但非线性误差较大但非线性误差较大,且制作装配且制作装配比较困难。比较困难。2.变面积型灵敏度较前者小变面积型灵敏度较前者小,但线性较好但线性较好,量程较大量程较大,使用使用比较广泛。比较广泛。3.螺管型灵敏度较低螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单易于制作和批但量程大且结构简单易于制作和批量生产量生产,是使用最是使用最广泛的一种电感式传感器。广泛的一种电感式传感器。2 2、互感式传感器、互感式传感器 互感式传感器本身是其互感互感式传感器本身是其互感系数可变的变压器，当一次线圈系数可变的变压器，当一次线圈接入激励电压后，二次线圈将产接入激励电压后，二次线圈将产生感应电压输出，互感变化时，生感应电压输出，互感变化时，输出电压将作相应变化。一般，输出电压将作相应变化。一般，这种传感器的二次线圈有两个，这种传感器的二次线圈有两个，接线方式又是差动的，故常称之接线方式又是差动的，故常称之为差动变压器式传感器。为差动变压器式传感器。这种传感器的工作原理如右图这种传感器的工作原理如右图所示。所示。7（二）自感线圈的等效电路（二）自感线圈的等效电路 实际传感器中包括：实际传感器中包括：铜损电阻铜损电阻（Rc）N为线圈匝数，为线圈匝数，lcp为平均每匝长度为平均每匝长度d为线径、为线径、c为导线电阻率为导线电阻率CLRcRe涡流损耗电阻涡流损耗电阻（Re）并联分布电容并联分布电容（C）由线圈绕组的分布电容及电缆引线电容组成。并联电容由线圈绕组的分布电容及电缆引线电容组成。并联电容后，传感器的灵敏度提高了。因此在测量中若需要改变后，传感器的灵敏度提高了。因此在测量中若需要改变电缆长度时，则应对传感器的灵敏度重新校准。电缆长度时，则应对传感器的灵敏度重新校准。（三）自感式传感器转换电路（三）自感式传感器转换电路1 1、交流电桥、交流电桥实际应用中，交流电桥常和差动式自感传感器配合使用实际应用中，交流电桥常和差动式自感传感器配合使用,这样既提高了灵敏度，又改善了线性度这样既提高了灵敏度，又改善了线性度，如图。，如图。Z1、Z2为工作臂，即线圈阻抗，为工作臂，即线圈阻抗，R1、R2为电桥的平衡臂为电桥的平衡臂电桥平衡条件：电桥平衡条件：设设Z1=Z2=Z=RS+jL；R1=R2=RRS1=RS2=RS；L1=L2=LE为桥路电源，为桥路电源，ZL是负载阻抗。是负载阻抗。工作时，工作时，Z1=Z+Z和和Z2=Z-ZZLR1R2Z2Z1L1L2RS1RS2交流电桥原理图USCE9其输出电压幅值其输出电压幅值当当ZL时时输出阻抗输出阻抗 为自感线圈的品质因数。为自感线圈的品质因数。桥路输出电压桥路输出电压Usc包含与电源包含与电源E同相和正交两个分量。同相和正交两个分量。在实际测量中，只希望有同相分量，如能使在实际测量中，只希望有同相分量，如能使 或或Q值比较大，均能达到此目的。但在实际工作时，值比较大，均能达到此目的。但在实际工作时，RS/RS一般很小，所以要求线圈有高的品质因数。一般很小，所以要求线圈有高的品质因数。当当Q值值 很高时，很高时，Usc ；当当Q值值很很低低时时，自自感感线线圈圈的的电电感感远远小小于于电电阻阻，电电感感线线圈圈相相当当于于纯纯电电阻阻(ZRs)，交交流流电电桥桥即即为为电电阻阻电电桥桥。例例 如如，应应 变变 测测 量量 仪仪，此此 时时 输输 出出 电电 压压 Usc=。11Z1Z2USCE/2E/2E变压器电桥原理图I2 2、变压器电桥、变压器电桥平平衡衡臂臂为为变变压压器器的的两两个个副副边边，当当负负载载阻阻抗抗为为无无穷穷大大时时，流入工作臂的电流为流入工作臂的电流为初始初始Z1=Z2=Z=RS+jL，故平，故平衡时，衡时，USC=0。双臂工作时，。双臂工作时，设设Z1=ZZ，Z2=Z+Z，相当，相当于差动式自感传感器的衔铁向于差动式自感传感器的衔铁向一侧移动，则一侧移动，则同理反方向移动时同理反方向移动时12可可见见，衔衔铁铁向向不不同同方方向向移移动动时时，产产生生的的输输出出电电压压Usc大大小小相相等等、方方向向相相反反，即即相相位位互互差差180，可可反反映映衔衔铁铁移移动动的的方方向向。但但是是，为为了了判判别别交交流流信信号号的的相相位位，需需接接入入专专门门的的相敏检波电路。相敏检波电路。优优点点：变变压压器器电电桥桥与与电电阻阻平平衡衡电电桥桥相相比比，元元件件少少，输输出出阻抗小，桥路开路时电路呈线性；阻抗小，桥路开路时电路呈线性；缺缺点点：变变压压器器副副边边不不接接地地，易易引引起起来来自自原原边边的的静静电电感感应应电压，使高增益放大器不能工作。电压，使高增益放大器不能工作。变压器电桥的输出电压幅值变压器电桥的输出电压幅值输出阻抗为输出阻抗为(略去变压器副边的阻杭，它远小于电感的略去变压器副边的阻杭，它远小于电感的阻抗阻抗)调频电路的基本原理是传感调频电路的基本原理是传感器自感器自感L的变化引起输出电压频的变化引起输出电压频率率f的变化。一般是把传感器自的变化。一般是把传感器自感感L和一个固定电容和一个固定电容C接入一个接入一个振荡回路中，如右图振荡回路中，如右图a所示。图所示。图中中G表示振荡回路，当表示振荡回路，当L变化时，变化时，振荡频率随之变化，根据振荡频率随之变化，根据f的大的大小即可算出被测量。图小即可算出被测量。图b给出了给出了f与与L的特性曲线，它存在严重的特性曲线，它存在严重的非线性的非线性。3 3、调频式转换电路、调频式转换电路 调相电路的基本原理是传感器电感调相电路的基本原理是传感器电感L变化会引起输变化会引起输出电压相位变化，下图出电压相位变化，下图a所示是一个相位电桥，一臂为所示是一个相位电桥，一臂为传感器传感器L，一臂为固定电阻，一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上压降二个向量是互相垂直的，如下图上压降二个向量是互相垂直的，如下图b所示。当电感所示。当电感L变化时，输出电压的幅值不变，相位角随之变化变化时，输出电压的幅值不变，相位角随之变化。4 4、调相式转换电路、调相式转换电路（三）互感式传感器转换电路（三）互感式传感器转换电路差动变压器基本元件有衔铁、差动变压器基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈框初级线圈、次级线圈和线圈框架等。初级线圈作为差动变压架等。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接参数相同的两个线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。而成，相当于变压器的副边。螺管形差动变压器根据初、次螺管形差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节式、级排列不同有二节式、三节式、四节式和五节式等形式。四节式和五节式等形式。次次级级次次级级骨架骨架初初级级衔衔铁铁次次级级次次级级初初级级16在在理理想想情情况况下下(忽忽略略线线圈圈寄寄生生电电容容及及衔衔铁铁损损耗耗)，差差动动变变压压器的等效电路如图。器的等效电路如图。初级线圈的复数电流值为初级线圈的复数电流值为e2R21R22e21e22e1R1M1M2L21L22L1 e1初级线圈激励电压初级线圈激励电压L1,R1初级线圈电感和电阻初级线圈电感和电阻M1,M1分分别别为为初初级级与与次次级级线线圈圈1,2间的互感间的互感L21,L22两个次级线圈的电感两个次级线圈的电感R21,R22两个次级线圈的电阻两个次级线圈的电阻I1激励电压的角频率；激励电压的角频率；e1激励电压的复数值；激励电压的复数值；由于由于I Il的存在，在次级线圈的存在，在次级线圈中产生磁通中产生磁通Rm1及及Rm2分别为磁通通过初级线圈及两个次级线圈的磁阻，分别为磁通通过初级线圈及两个次级线圈的磁阻，N1为初级线圈匝数。为初级线圈匝数。17N2为次级线圈匝数。为次级线圈匝数。因此空载输出电压因此空载输出电压在次级线圈中感应出电压在次级线圈中感应出电压e21和和e22，其值分别为，其值分别为其幅数其幅数输出阻抗输出阻抗或或18副0e2e2e21e22x副原线圈铁芯向右移，铁芯向右移，输出与输出与e22同极性；同极性；铁芯向左移，铁芯向左移，输出与输出与e21同极性；同极性；u输输出出电电压压的的幅幅值值取取决决于于线线圈圈互互感感即即衔衔铁铁在在线线圈圈中中移移动的距离动的距离X X。e2与与e1的相位由衔铁的移动方向决定。的相位由衔铁的移动方向决定。19l测量电路测量电路差差动动变变压压器器的的输输出出电电压压为为交交流流，它它与与衔衔铁铁位位移移成成正正比比。用用交交流流电电压压表表测测量量其其输输出出值值只只能能反反映映衔衔铁铁位位移移的的大大小小，不不能能反反映映移移动动的的方方向向，因因此此常常采采用用差差动动整流电路和相敏检波电路进行测量。整流电路和相敏检波电路进行测量。1 1、差动整流电路、差动整流电路根据半导体二极管单向导通原理进行解调的。根据半导体二极管单向导通原理进行解调的。20全波整流电路和波形图e1RRcabhgfdeUSC衔铁在零位以下eabttteabttteabtecdtUSCtecdUSCUSCecd衔铁在零位以上衔铁在零位(b)(a)在在f点为点为“”，则电流路径是，则电流路径是fgdche(参看图参看图a)。反之，如。反之，如f点为点为“”，则电流路径是，则电流路径是ehdcgf。212 2、相敏检波电路、相敏检波电路图为二极管相敏检波电路。图中图为二极管相敏检波电路。图中UR为参考电压，其频率与为参考电压，其频率与U0相同，相同，相位与相位与U0同相或反相，并且同相或反相，并且UR U0，即二极管的导通与否取决于，即二极管的导通与否取决于UR，工作原理：，工作原理：(1)衔铁在中间位置时，衔铁在中间位置时，U0=0，电流表中无读数。，电流表中无读数。(2)若衔铁向上移动：若衔铁向上移动：信号电压信号电压U0上正下负为正半周，假定参考电压上正下负为正半周，假定参考电压UR极性为左正右负，极性为左正右负，此时此时D1、D2截止，而截止，而D3、D4导通，信号电流方向为导通，信号电流方向为 BR mA FE D3G D4C电流表的极性是上正下负电流表的极性是上正下负同理负半周结果相同同理负半周结果相同(3)当被测量方向变化当被测量方向变化使衔铁下移时，输出电使衔铁下移时，输出电压压U0的相位与衔铁上的相位与衔铁上移时相反。移时相反。22（三）（三）误差因素分析误差因素分析1 1、激励电源电压幅值与频率的影响、激励电源电压幅值与频率的影响激激励励电电源源电电压压幅幅值值的的波波动动，会会使使线线圈圈激激励励磁磁场场的的磁磁通通发发生生变变化化，直直接接影影响响输输出出电电势势。差差动动变变压压器器激激励励频频率率的的选选择择至至少少要要大大于于衔衔铁铁运运动动频频率率的的10倍倍，即即可可测测信信号号频频率率取取决决于于激激励励频频率率，一一般般在在2kHz以以内内，另另外外还还受受到到测测量量系系统统机械负载效应的限制。机械负载效应的限制。2 2、温度变化的影响、温度变化的影响在在周周围围环环境境温温度度变变化化时时，会会引引起起差差动动变变压压器器线线圈圈电电阻阻及及导导磁磁体体磁磁导导率率的的变变化化，从从而而导导致致输输出出电电压压、灵灵敏敏度度、线线性性度度和和相相位位的的变变化化。当当线线圈圈品品质质因因数数较较低低时时，这这种种影影响响更更为为严严重重。在在这这方方面面采采用用恒恒流流源源激激励励比比恒恒压压源源激激励励有有利利。适适当当提提高高线线圈圈品品质质因因数数并并采采用用差差动动电电桥桥可可以以减减少少温温度度的的影响。影响。233 3、零点残余电压、零点残余电压当当差差动动变变压压器器的的衔衔铁铁处处于于中中间间位位置置时时，由由于于对对称称的的两两个个次次级级线线圈圈反反向向串串接接，理理论论上上其其输输出出电电压压为为零零。但但实实际际上上，当当使使用用桥桥式式电电路路时时，差差动动输输出出电电压压并并不不为为零零，总总会会有有零零点点几几mV到到数数十十mV的的微微小小的的电电压压值值存存在在，不不论论怎怎样样调调整整也也难难以以消消除除，我我们们把把零零位位移移时时差差动动变变压压器器输输出出的的电电压压称称为为零零点点残残余余电电压压。零零点点残残余余电电压压使使得得传传感感器器输输出出特特性性不不过零点。过零点。0Uox-xe0产生的原因产生的原因：两电感：两电感线圈的等效参数不对线圈的等效参数不对称称241 基波正交分量 2 基波同相分量 3 二次谐波 4 三次谐波 5 电磁干扰uue012345(a)残余电压的波形(b)波形分析tt图中图中u为差动变压器初级的激励电压，为差动变压器初级的激励电压，e0包含基波同相成包含基波同相成分、基波正交成分，二次及三次谐波和幅值较小的电磁分、基波正交成分，二次及三次谐波和幅值较小的电磁干扰等。干扰等。e0 减小零点残余电压方法：减小零点残余电压方法：1.1.尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数玫磁路的对称。磁性尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数玫磁路的对称。磁性材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。2.2.选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向双可改善输出特性，减小零点残余电动势。方向双可改善输出特性，减小零点残余电动势。3.3.采用补偿线路减小零点残余电动势。下图是几种减小零点残余电采用补偿线路减小零点残余电动势。下图是几种减小零点残余电动势的补偿电路。在差动变压器二次侧串、并联适当数值的电阻电容动势的补偿电路。在差动变压器二次侧串、并联适当数值的电阻电容元件，当调整这些元件时，可使零点残余电动势减小。元件，当调整这些元件时，可使零点残余电动势减小。26三、三、电涡流式传感器电涡流式传感器 v 由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导 体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力 线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做这种电流叫电涡流，这种现象叫做这种电流叫电涡流，这种现象叫做这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应电涡流效应电涡流效应电涡流效应。根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器;电涡流传感器能够对被测量进行非接触测量电涡流传感器能够对被测量进行非接触测量电涡流传感器能够对被测量进行非接触测量电涡流传感器能够对被测量进行非接触测量;形成电涡流必须具备两个条件：形成电涡流必须具备两个条件：形成电涡流必须具备两个条件：形成电涡流必须具备两个条件：存在交变磁场存在交变磁场存在交变磁场存在交变磁场 导电体处于交变磁场中导电体处于交变磁场中导电体处于交变磁场中导电体处于交变磁场中27工作原理工作原理工作原理工作原理 把把把把一一一一个个个个扁扁扁扁平平平平线线线线圈圈圈圈置置置置于于于于金金金金属属属属导导导导体体体体附附附附近近近近，当当当当线线线线圈圈圈圈中中中中通通通通以以以以交交交交变变变变电电电电流流流流I I I I1 1 1 1时时时时，线线线线圈圈圈圈周周周周围围围围空空空空间间间间产产产产生生生生交交交交变变变变磁磁磁磁场场场场H H H H1 1 1 1，当当当当金金金金属属属属导导导导体体体体靠靠靠靠近近近近交交交交变变变变磁磁磁磁场场场场中中中中时时时时，导导导导体体体体内内内内部部部部就就就就会会会会产产产产生生生生涡涡涡涡流流流流I I I I2 2 2 2，这这这这个个个个涡涡涡涡流流流流同同同同样样样样产产产产生生生生反反反反抗抗抗抗H H H H1 1 1 1的的的的交交交交变变变变磁磁磁磁场场场场H H H H2 2 2 2。由由由由于于于于H H H H2 2 2 2的的的的作作作作用用用用，涡涡涡涡流流流流要要要要损损损损耗耗耗耗一一一一部部部部分分分分能能能能量量量量，从从从从而而而而使使使使传传传传感感感感器器器器的的的的等等等等效效效效阻阻阻阻抗抗抗抗发生变化。发生变化。发生变化。发生变化。28等效电路线圈激磁电流角频率；R1、L1传感器线圈电阻和电感R2、L2金属导体的电阻和电感M互感系数。R1R2L1L2EI1I229解得线圈等效阻抗Z的表达式为 式中：R线圈受电涡流影响后的等效电阻 L线圈受电涡流影响后的等效电感 线圈的等效品质因数Q值为 30被测参数变化，能引起Z、L、Q变化，线圈阻抗1、电桥电路法、电桥电路法 图中图中A、B为传感器线圈，它为传感器线圈，它们与电容们与电容C1、C2，电阻电阻R1、R2组成电桥的四个臂。当传感组成电桥的四个臂。当传感器线圈的阻抗变化时，电桥失器线圈的阻抗变化时，电桥失去平衡。电桥的不平衡输出经去平衡。电桥的不平衡输出经线性放大和检波，这种方法电线性放大和检波，这种方法电路简单，主要用在差动式电涡路简单，主要用在差动式电涡流传感器中。流传感器中。测量电路 2、调频式电路、调频式电路33传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L(x),该频率可由数字频率计直接测量，或者通过f-V变换，用数字电压表测量对应的电压。振荡器电路如图(b)所示。它由克拉泼电容三点式振荡器(C2、C3、L、C和1)以及射极输出电路两部分组成。振荡器的频率为 343.调幅式电路调幅式电路由由传传感感器器线线圈圈L、电电容容器器C和和石石英英晶晶体体组组成成的的石石英英晶晶体体振振荡荡电电路路如如图图所所示示。石石英英晶晶体体振振荡荡器器起起恒恒流流源源的的作作用用，给给谐谐振振回回路路提提供供一一个个频频率率（f0）稳稳定定的的激激励励电电流流io，LC回回路路输输出出电电压压式中式中,Z为为LC回路的阻抗。回路的阻抗。当金属导体远离或去掉时，当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率振荡频率fo，回路呈现的阻抗最，回路呈现的阻抗最大，大，谐振回路上的输出电压也最谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感时，线圈的等效电感L发生变化，发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压导致回路失谐，从而使输出电压降低，降低，L的数值随距离的数值随距离x的变化而的变化而变化。因此，输出电压也随变化。因此，输出电压也随x而而变化。输出电压经放大、变化。输出电压经放大、检波后，检波后，由指示仪表直接显示出由指示仪表直接显示出x的大小。的大小。正反馈法的测量原理正反馈法的测量原理如右图所示，其特点是如右图所示，其特点是放大器的反馈回路是由放大器的反馈回路是由电涡流传感器的线圈组电涡流传感器的线圈组成。线圈阻抗变化时，成。线圈阻抗变化时，反馈放大电路的放大倍反馈放大电路的放大倍数发生变化，从而引起数发生变化，从而引起输出电压的变化。因此，输出电压的变化。因此，可以由输出电压的变化可以由输出电压的变化来检测传感器与被测体来检测传感器与被测体之间距离的变化。之间距离的变化。4、正反馈法、正反馈法这种传感器采用低频激励，这种传感器采用低频激励，因而有较大的贯穿深度，适合因而有较大的贯穿深度，适合于测量金属材料的厚度。右图于测量金属材料的厚度。右图所示为这种传感器的原理图和所示为这种传感器的原理图和输出特性。输出特性。传感器包括发射线圈和接收线圈，并分别位于被测材传感器包括发射线圈和接收线圈，并分别位于被测材料上、下方。由振荡器产生的低频电压料上、下方。由振荡器产生的低频电压u1加到发射线圈加到发射线圈L1两端，于是在接收线圈两端，于是在接收线圈L2两端将产生感应电压两端将产生感应电压u2，它的大它的大小与小与u1的幅值、频率以及两个线圈的匝数、结构和两者的的幅值、频率以及两个线圈的匝数、结构和两者的相对位置有关。若两线圈间无金属导体，则相对位置有关。若两线圈间无金属导体，则L2的磁力能较的磁力能较多穿过多穿过L2，在在L2上产生的感应电压上产生的感应电压u2最大最大.三、低频透射式电涡流式传感器三、低频透射式电涡流式传感器