一種雙軸差動自感式傳感器*

趙煥玲

(貴州職業技術學院，貴州 貴陽 550023)

0 引言

自感式傳感器利用電磁感應原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉換成線圈自感量(L)的變化，再由測量電路轉換為電壓(V)或電流(I)的變化量輸出[1]。在工程應用中，通常使用兩個磁回路中磁阻發生大小相等、方向相反的變化，即一個線圈的電感量增加，另一個線圈的電感量減小。在后續測量電路中，將兩個電感線圈接成交流電橋的相

鄰橋臂，另外兩個橋臂由電阻組成，形成差動自感式傳感器，從而提高差動自感式傳感器靈敏度和明顯改善線性度。

在工程應用中，標度因數和相位差、激勵電源參數是差動自感式傳感器設計的主要參數，直接影響差動自感式傳感器的測量誤差。另外，傳感器的環境適應性是考核傳感器的測量精度的重要指標，對于自感式傳感器，外部電磁環境對測量精度會產生很大的影響。

1 雙軸差動自感式傳感器原理

一種雙軸差動自感式傳感器[2]主要對高速旋轉的轉子相對殼體的轉角α和β敏感，將其轉換為電量UX、UY并輸出。其結構原理及測量線路見圖1。

圖1 自感式傳感器結構原理圖及測量線路Fig.1 Structure and measuring circuit of the self-induction sensor

在轉子端面上裝有一個用軟磁材料鐵鋁系磁性合金制作的導磁環，作為閉合回路的一部分，同時在轉子上安裝有高磁場強度的永久磁鋼，這將對自感式傳感器產生反作用力矩。四個用精密磁性材料疊片制成的U型鐵芯，等間隔(90°)均勻粘接在磁芯定子上，在每個鐵芯上安裝兩個激磁線圈串聯組成的電感線圈，在垂直于旋轉軸的平面上，交叉相對的兩個帶有激磁線圈U型鐵芯通過兩個空氣隙和導磁環構成閉合回路，U型鐵芯上的線圈與兩個橋臂電阻構成一個軸向的差動式電感傳感器。……