差动变气隙厚度电感式传感器

差动变气隙厚度电感式传感器

差动变气隙厚度电感式传感器是变磁阻电感式传感器（自感式）的一种改进结构，通过两个相同的电感线圈和磁路构成差动配置，以改善单线圈结构的灵敏度和线性度问题。

结构原理

差动变气隙厚度电感式传感器由两个相同的电感线圈和磁路组成。测量时，衔铁与被测物体相连，当被测物体上下移动时，带动衔铁以相同的位移上下移动，两个磁回路的磁阻发生大小相等、方向相反的变化——一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动结构。

定量优势

将两个电感线圈接入交流电桥的相邻桥臂，另两个桥臂由电阻组成，电桥的输出电压与电感变化量 $\Delta L$ 有关。当衔铁上移时，两个线圈的电感变化量之和为：

线性化处理后得到：

灵敏度为：

与单线圈结构相比，差动结构具有以下定量优势：

1. 灵敏度提高一倍：差动式灵敏度 $K=2/{\delta }_0$，单线圈式为 $K=1/{\delta }_0$
2. 线性度显著改善：单线圈的第一个非线性项为 $(\Delta \delta /{\delta }_0{)}^2$，差动式的第一个非线性项为 $2(\Delta \delta /{\delta }_0{)}^3$，乘以小因子 $\Delta \delta /{\delta }_0\ll 1$，线性度得到明显改善

工程意义

差动结构是减小变磁阻电感式传感器非线性误差的实用方案，同时实现了灵敏度倍增和线性度改善的双重效果。该结构广泛应用于需要高精度微小位移测量的工程场景。

相关概念

• 差动技术 — 差动结构的一般原理，在多种传感器中应用
• 气隙型电感传感器 — 变磁阻电感式传感器的最常用子类型
• 电感-气隙非线性关系 — 差动结构所要解决的核心非线性问题