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自感式传感器结构如图3－1所示。它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成，铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片等材料制成，在铁芯和衔铁之间留有空气隙 δ 。被测物与衔铁相连，当衔铁移动时，气隙厚度 δ 发生改变而引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，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。电感量的变化通过测量电路转换为电压、电流或频率的变化，从而实现对被测物位移的检测。
图3－1 自感式传感器结构图
当线圈的匝数为 N ，流过线圈的电流为 I （A），磁路磁通为 Φ （Wb），则根据电磁感应原理，可得电感量表达式为
式中： Ψ 为线圈总磁链； I 为通过线圈的电流； N 为线圈的匝数； Φ 为穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律得
Φ
＝
，
R
m
为磁路总磁阻，因而有
磁阻 R m 包括铁芯、衔铁和气隙中的磁阻三部分。对于变隙式传感器，因为气隙很小，所以可以认为气隙中的磁场是均匀的，若忽略磁路磁损，则磁路总磁阻为
式中： μ 1为铁芯材料的导磁率； μ 2为衔铁材料的导磁率； L 1 为磁通通过铁芯的长度； L 2 为磁通通过衔铁的长度； A 1 为铁芯的截面积； A 2 为衔铁的截面积； A 为气隙的截面积； μ 0为空气的导磁率， μ 0＝4π×10－ 7 H／m； δ 为气隙的厚度。
对于一般导磁体，它的导磁率远大于空气的导磁率，即有：
，
式（3－3）简写为
R
m
＝
，从而可得
上式表明当线圈匝数 N 为常数时，电感 L 仅仅是磁路中磁阻 R m 的函数。如果 A 保持不变，则 L 为 δ 的单值函数，构成变气隙式自感传感器，如图3－1（a）所示。若保持 δ 不变，使 A 随被测量（如位移）变化，则构成变截面式自感传感器，如图3－1（b）所示。前者常用来测量线位移，后者常用于测量角位移。使用最广泛的是变气隙厚度 δ 式电感传感器。