第4章电感式传感器;4.1自感式电感传感器;4.1自感式电感传感器;当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。这种传感器又称为变磁阻式传感器。;;;;上式表明，当线圈匝数为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数，改变δ或S0均可导致电感变化。
;4.1.2自感式传感器类型及特性
由式
;可知变气隙厚度(变隙)式电感传感器电感与气隙之间是非线性关系，特性曲线如图;;;;变隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。
为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。;差动变隙式电感传感器;差动变隙式电感传感器与单极式电感传感器相比较，非线性大大减小，灵敏度也提高了。
为了使输出特性能得到有效改善，构成差动的两个变隙式电感传感器在结构尺寸、材料、电气参数等方面均应完全一致。;;4.1.3测量电路
电感式传感器的测量电路有交流电桥、变压器式交流电桥以及谐振式等。
1.电感式传感器的等效电路
从电路角度看，电感式传感器的线圈并非是纯电感，该电感由有功分量和无功分量两部分组成。
有功分量包括：线圈线绕电阻和涡流损耗电阻及磁滞损耗电阻，这些都可折合成为有功电阻，其总电阻可用R来表示；
无功分量包含：线圈的自感L,绕线间分布电容，为简便起见可视为集中参数，用C来表示。;电感式传感器的等效电路;将上式有理化并应用品质因数Q=ωL/R，可得;则;2.交流电桥式测量电路
交流电桥式测量电路常和差动式电感传感器配合使用，常用形式有交流电桥和变压器式交流电桥两种。
图示为交流电桥测量电路，传感器的两线圈作为电桥的两相邻桥臂Z1和Z2，另外两个相邻桥臂为纯电阻R。;设Z是衔铁在中间位置时单个线圈的复阻抗.
ΔZ1、ΔZ2分别是衔铁偏离中心位置时两线圈阻抗的变化量，则Z1=Z+ΔZ,Z2=Z-ΔZ。
对于高品质因数Q的电感式传感器，线圈的电感远远大于??圈的有功电阻，即ωLR，则有ΔZ1+ΔZ2≈jω(ΔL1+ΔL2)
电桥输出电压为;在图示的差动变隙式电感传感器结构示意图中;当衔铁往上移动Δδ时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2分别表示为;灵敏度K0为;将代入式;图为变压器式交流电桥测量电路，电桥两臂Z1、Z2分别为传感器两线圈的阻抗，另外两桥臂分别为电源变压器的两次级线圈，其阻抗为次级线圈总阻抗的一半。;当负载阻抗为无穷大时，桥路输出电压为;由于是交流电压，输出指示无法判断位移方向，必须配合相敏检波电路来解决。;3.谐振式测量电路
谐振式测量电路有谐振式调幅电路和谐振式调频电路。在调幅电路中(如图所示)，传感器电感L与电容C、变压器原边串联在一起，接入交流电源，变压器副边将有电压输出。图(b)为输出电压与电感L的关系曲线，其中L0为谐振点的电感值。;调频电路(如图所示)的基本原理，是传感器电感L的变化将引起输出电压频率的变化。通常把传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中，其振荡频率 。当L变化时，振荡频率随之变化，根据f的大小即可测出被测量的值。图（b）表示f与L的关系曲线，它具有严重的非线性关系。;线圈电感
ΔL;4.1.4零点残余电压
在前面讨论桥路输出电压时已得出结论，当两线圈的阻抗相等，即Z1=Z2时,电桥平衡,输出电压为零。由于传感器阻抗是一个复阻抗，因此为了达到电桥平衡，就要求两线圈的电阻相等，两线圈的电感也要相等。
实际上这种情况是不能精确达到的，因而在传感器输入量为零时，电桥有一个不平衡输出电压ΔUo。当衔铁位于中间位置时，电桥输出总存在零位不平衡电压输出(零位电压)，造成零位误差。
;变隙电感式压力传感器结构图;零点残余电压主要由基波分量和高次谐波分量组成。
产生零点残余电压的原因大致有如下两点：
（1）由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成零点残余电压的基波分量。
（2）由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和、磁滞损耗），使激励电流与磁通波形不一致，从而形成零点残余电压的高次谐波分量。
零点残余电压的存在，使得传感器输出特性在零点附近不灵敏，限制了分辨率的提高。零点残余