带你快速了解感应式位置传感器是什么

（文章来源：必优传感科技）

感应式传感器被广泛用于测量位置或速度，特别是在恶劣的环境中。然而，对许多工程师来说，感应传感器的术语和技术可能令人困惑，本文解释了各种类型和操作原理，以及它们的优缺点。感应式位置传感器和速度传感器有各种各样的形状、大小和设计。所有的感应传感器都可以说是根据变压器原理工作的，它们都使用基于交流电流的物理现象。

19世纪30年代，迈克尔·法拉第(MichaelFaraday)第一次观察到了这一点，当时他发现，第一个带电流的导体可以“诱导”电流在第二个导体中流动。法拉第的发现还提供了电动机、发电机，当然还有感应位置和速度传感器。这类传感器包括简单接近开关、可变电感传感器、可变磁阻传感器、同步、变压器、旋转和线性可变差动变压器(RVDTs&LVDT)。

在简单的接近传感器(有时称为接近开关或PROX开关)中，设备提供电能，使交流电在线圈中流动(有时称为回路、线轴或绕组)。当导电或磁通目标，如钢盘，接近线圈，这会改变线圈的阻抗。当通过阈值时，这将充当目标存在的信号。接近传感器通常用于检测金属目标的简单存在或不存在，并且电气输出通常模拟开关。这些传感器在许多工业应用中得到了广泛的应用，传统开关中的电触点可能会出现问题，尤其是存在大量污垢或水的地方。下次你把你的车通过洗车时，你会看到很多感应式接近传感器。

可变电感和可变磁阻传感器通常产生与导电或磁通物体(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，线圈的阻抗随目标相对于交流电的线圈的位移而变化。这类装置通常用于测量气缸中活塞的位移，例如在气动或液压系统中。所述活塞可设置为通过所述线圈的外径。

同步器测量线圈之间的感应耦合，因为它们是相对于彼此移动的。它们通常是旋转的，需要与运动部件和固定部件(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，并用于工业计量、雷达天线和望远镜。同步器是众所周知的昂贵，现在越来越少，已经被(无刷)解析器所取代。这是另一种形式的感应检测器，但电气连接仅限于定子上的绕组。

LVDTs、RVDTs和变压器测量线圈之间电感耦合的变化，通常称为一次绕组和二次绕组。一次绕组将能量耦合到二次绕组中，但耦合到每个二次绕组的能量比例随磁通目标的相对位移而变化。在LVDT中，这通常是一种通过绕组孔的金属棒。在RVDT或解析器中，通常是相对于安装在转子外围的绕组旋转的形状转子或磁极件。

LVDTs和RVDT的典型应用包括航空航天副翼、发动机和燃料系统控制中的液压伺服。变压器的典型应用包括无刷电机换向器。感应式传感器的一个显著优点是相关的信号处理电路不需要靠近感测线圈。这使得感测线圈位于恶劣的环境中，否则可能会排除其他传感技术，例如磁性或光学，因为它们需要相对精细的硅基电子器件来定位于感测点。

感应式传感器在困难条件下运行可靠，有很长的历史记录。因此，它们往往是安全相关、安全关键或高可靠性应用的自动选择。这类应用在军事、航空航天、铁路和重工业部门十分普遍。这一稳固声誉的原因与基本物理和操作原则有关。

由于基本操作元件缠绕线圈和金属部件的性质，大多数感应传感器都是非常坚固的。考虑到他们的良好声誉，一个显而易见的问题是：“为什么感应式传感器不被更频繁地使用？”原因是他们的耐用坚固既是优点也是弱点。感应式传感器往往准确、可靠和坚固，但也大、笨重。大量的材料和对精心绕制线圈的要求使得它们生产成本高昂，特别是需要精密绕制的高精度设备。

除了简单的接近传感器外，对于许多主流、商业或工业应用来说，更复杂的感应传感器价格昂贵得令人望而却步。感应式传感器相对稀缺的另一个原因是，设计工程师很难对其进行详细说明。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电路和信号处理电路。这通常需要大量的模拟电子技术和知识。

然而，近年来，新一代的感应传感器已经进入市场，不仅在传统市场上，而且在工业、汽车、医疗、公用事业、科学、石油和天然气等领域都有着越来越大的声誉。新一代感应器采用与传统器件相同的基本物理原理，但采用印刷电路板和现代数字电子学，而不是笨重的变压器结构和模拟电子学。该方法具有良好的应用前景，包括二维和三维传感器、短掷(<1mm)线性器件、曲线几何图形和高精度角度编码器等。

印刷电路使用的传感器可以打印在薄的柔性基板上，这也可以消除对传统电缆和连接器的需求。这种方法的灵活性无论是从物理上还是从为原始设备制造商提供定制设计的能力，是这种新方法的一个主要优点。

图像显示了传统的150毫米行程LVDTs及其新一代替代品，这是为一家线性执行器制造商生产的。与“节食前”和“节食后”照片的相似之处是显而易见的。当考虑到新一代设备还包括相关的信号生成和处理电路(没有用传统的LVDTs显示)时，这一点得到了加强。
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