在電氣和機械的惡劣環境中，對附近物體的線性或旋轉位置的非接觸式傳感是一種常見的系統要求。目前有幾種方法可以滿足這一目標，包括基于霍爾效應的傳感器，磁約束效應和磁耦合。

本文介紹一種廣泛的解決方案——感應距離傳感，它可以在不與目標物理接觸的前提下檢測接近傳感器的金屬目標。它具有高效，準確，堅固等特點。現代電子技術極大地簡化了它的實現，并使它在性能、實用性和成本方面更具吸引力。此文介紹關于感應位置傳感器和電路的常見問題的解答。

什么是感應?

答:這種感應實際上有三種類型:

高頻振蕩型，間接利用電磁感應;
磁性型，利用磁鐵;
電容型，利用電容的變化。

這里我們只關注第一個。

“間接”是什么意思?

答:電感式傳感器不測量電感本身。?取而代之的是，他們利用金屬靶上磁場的電磁感應以及空芯變壓器的特性(法拉第定律)。傳感器的定位是由導電目標引起的磁場干擾。金屬靶材不一定是磁性的;鋁等有色金屬也能發揮作用。

這些傳感器用在哪里?

答:它們用于許多工業和其他具有挑戰性的環境中。最常見的應用之一是通過感知齒輪齒來測量電機轉子的位置和旋轉。這些傳感器廣泛應用于汽車領域，特別是發動機罩或發動機附近。

這個傳感器長啥樣?

答:它看起來像一個標準螺栓，它們有不同的直徑，不同的范圍和靈敏度。這種傳感器的螺絲在一個標準的螺紋孔，然后可以牢固地連接到一個支架或外殼與配套的螺母或螺母，所以易于安裝。

Monarch Instruments公司P5-11接近傳感器是一款堅固耐用的工業探頭式感應傳感器;它的設計用于從0.5英寸(5mm)到0.5英寸(12mm)的金屬靶(如螺栓頭或軸鎖鍵)的0.2英寸(5mm)，轉速為1至60000轉/分鐘。它測量1.33″長x 0.55″直徑(34 x 14毫米)，需要5.0到24 VDC在3毫安，并配有2米電纜。

這個是如何工作的?

答:大致原理是：振蕩電路中的線圈L產生高頻磁場。當一個目標靠近磁場時，由于電磁感應，一個感應渦流在目標中流動。當目標接近傳感器時，感應電流增加，這導致振蕩電路上的負載增加。然后，振蕩減弱或停止。傳感器通過振幅檢測電路檢測振蕩狀態的這種變化，并輸出檢測信號。

如下圖所示，有一個初級線圈被一個頻率激發(通常在1到5兆赫茲之間)來產生磁場，兩個次級線圈用來檢測這個磁場。反過來，利用法拉第定律，這些線圈把磁場轉換成電壓。放置在磁場中的金屬靶會產生與磁場相反的渦流，增加感應器電流流量，改變感應關系。

這種變化具有衰減振蕩的作用。傳感器通過振幅檢測電路檢測這種變化和振蕩狀態的衰減。兩個接收線圈檢測不同的電壓，目標的位置可以通過兩個接收線圈電壓的比值來確定。?閾值電路然后產生輸出信號時，這個比率超過一些預設的限制。

這個傳感器的其他特性是什么?

答:堅固可靠:它是完全封閉的。此外，與直線位移傳感器LVDT類似，該傳感器本身是一組導線回路或線圈，這意味著工作溫度范圍寬，抗沖擊，并能承受環境應力。

一致和可重復的性能:基本設計堅固耐用，并且通過適當的電路，所獲得的信號也將在信號強度和閾值上保持一致。

尺寸緊湊和易于安裝:傳感頭可以封裝在更大的“螺栓”甚至小的螺釘中，這使得放置更加容易。傳感頭在一端，導線在另一端，這有利于放置和布線，該傳感器的長度可以從5mm到600mm不等。

靈敏度:根據設計的具體情況，傳感器可以很容易地探測到接近一毫米或更小的目標。分辨率的一致性也相當高，在亞毫米甚至千分尺范圍內。

讀數不受污垢和碎片影響:同樣，簡單的機械外殼將沒有的東西擋在外面，讀數不受非金屬環境的影響。

高抗電磁干擾:這些傳感器的許多應用都涉及到電機和大電流，比如混合動力汽車和電動汽車(牽引電機有幾百安培)，這兩種傳感器都會產生強烈的雜散磁場。傳感器的雙線圈設計意味著它的感知能力是不同的，大多數干擾磁場在傳感器接收端會自我抵消。

有不同的架構和實現嗎?

A:基本有三種:

1)傳感器中只有磁性元件。這將電子器件與傳感線圈分離開來，并提供了最小、最堅固的傳感器，螺紋組件可僅具有前端傳感器和獨立的電子設備。

2)前端振蕩器和感知信號放大器位于傳感器中，放大后的信號通過電纜傳遞到附加電子設備進行進一步的調節和格式化。

3)此外，還可以將整個信號鏈并入傳感器組件本身;有些版本甚至將條件模擬信號數字化。

決定使用哪種樣式取決于安裝細節、應用程序、成本、性能、易用性以及等諸多因素。還有一些與使用現有遺留安裝相關的問題，這三種類型仍在廣泛使用。

感應模式有方向性嗎?

答:沒有，傳感器基本上是全向的，這在某些情況下是可取的，但在另一些情況下則不然。對于需要方向性的情況，解決方案是用磁屏蔽傳感器，

選擇感應式傳感器時要評估哪些參數?

答:除了尺寸，靈敏度還需要與應用程序相匹配。它通常被指定為將觸發傳感器輸出到一塊1毫米厚的正方形鐵片(Fe 37型)的最大距離，其側面尺寸等于感測面直徑。但也會存在滯后性、可重復性等相關問題。其他考慮因素包括：工作頻率、功率和電流要求，以及接口類型和格式。

靈敏度和滯后是用來表征傳感器性能的指標之一。

一個傳感器多少錢?

答:一個基本的傳感器的價格從10美元到15美元不等，根據尺寸、精度、堅固性等級、嵌入式電子設備的數量和其他因素的不同，價格可能高達數百美元。

使用電感式傳感器的電路復雜嗎?

答:與許多傳感器電路一樣，基本設計很簡單。然而，實現準確、一致和穩定的性能可能是一個挑戰。

這是如何做到的?

答:在集成電路還沒有出現之前，它的固有能力就是使用電路技術，使得復雜的拓撲結構可以很容易地實現。IC不僅提供了易用性、基本功能和增強的性能，還提供了其他有利于用戶的功能和特性。這類供應商包括Microchip、瑞薩和德州儀器。

電感式傳感器在工程師的傳感器選項中是一個重要的組件，因為它易于使用，堅固耐用，高效，精確，易于安裝。像它的兄弟LVDT，它可以在許多尺寸，靈敏度和電氣選擇，在無數的應用程序里是非常值得考慮的。

編輯：hfy