自感式传感器也可以做成差分形式。在实际使用中,常采用两个相同的自感线圈共用一个衔铁,构成差动式自感传感器,两个线圈的电气参数和几何尺寸要求完全相同,图3-3(a)为结构示意图。在固定铁芯上安装两组线圈,调整可动铁芯,使之在没有被测量输入时两组线圈的电感值相等;当有被测量输入时,一组自感增大,而另一组将减小。差动式自感传感器又可以分为变气隙型、变面积型及螺管型三种类型,见图3-3(b)~图3-3(d)。当衔铁移动时,一个线圈的电感量增加,另一个线圈的电感量减少,形成差动形式。
图3-3 差分式自感传感器
1—线圈;2—铁芯;3—衔铁;4—导杆
对于图3-3(a)所示的变气隙型差动式自感传感器,当衔铁下移时,有
上式中不存在偶次项,显然差动式自感传感器的非线性误差在±Δ δ 工作范围内要比单个自感传感器的小得多。
忽略高次项,得
可见灵敏度提高一倍。
差动式与单线圈电感式传感器相比,具有下列优点:
(1)线性好;
(2)灵敏度提高一倍,即衔铁位移相同时,输出信号大一倍;
(3)温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响,由于能互相抵消而减小;
(4)电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小。
变气隙型自感传感器灵敏度高,它的主要缺点是非线性严重,为了限制线性误差,示值范围只能较小;它的自由行程小,因为衔铁在运动方向上受铁芯限制,制造装配困难。变截面型自感传感器灵敏度较低,变截面型的优点是具有较好的线性,因而,范围可取大些。螺管型自感传感器的灵敏度比截面型的更低,但示值范围大,线性也较好,得到广泛应用。