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你真的懂电感式传感器吗?

2023-01-03易福门产品部

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电感式传感器是再常见不过的传感器了,应用及其广泛。那么,它究竟有怎样的工作原理,包含哪些技术呢?

小易本着知其然,知其所以然的好学精神,从本期开始,我们公众号将推出一系列传感器原理科普知识。无论是打开新视界还是温故而知新,都希望对大家有所帮助!

首先要聊的是电感式传感器。它是再常见不过的传感器了,应用及其广泛。那么它究竟有怎样的工作原理,包含哪些技术呢?

所有的电感式传感器都具有类似的基本组件

    外壳 —— 多样的形状、尺寸和材料构成

    基础的传感器元件 —— 因所使用的技术而有所不同

    电子电路 —— 评估传感器检测到的物体

    电气连接 —— 提供电源和输出信号

图1

01 涡电流技术

    在电感式传感器中,电压在线圈 (1) 中切换。这会在传感器表面周围产生一个电磁场 (2)。当金属目标 (3) 移入磁场时,金属表面 (4) 会形成涡电流。该电流会抑制原来的电磁场,因此目标被感应到。

图2

       优势及应用:

    可靠检测小目标(对小于感应面的金属进行可靠检测)

    针对钢铁目标物具有最大感应范围,其他类型的金属目标物需要系数修正

02 Kplus技术

    传统的电感式感应技术受目标物材质的影响。有些目标物更难检测,必须通过校正系数将传感器更靠近目标。凭借新颖的专利线圈结构和针对抗干扰优化的电子元件,ifm开发了Kplus系列电感式传感器,可在相同距离内感应所有金属——无需校正系数!

    在UR1和UR2之间有两个具有已知相对场强的评估线圈。当目标物进入磁场时,两个线圈之间的因数发生变化从而导致传感器动作。

图3

       优势及应用:

    针对任何目标物材质都有非常长的感应范围

    不受焊接过程中产生的电磁场的影响

    性价比高,适合您不同的应用场合

    检测小目标或薄目标上性能有限(当目标物小于感应面时)

03 脉冲技术

    采用脉冲感应技术时,直流电流流过传感器线圈并在其周围建立电磁场。线圈电流将频繁开启和关闭(感应电压),因此磁场会在可预测的基础上建立和衰减。当存在目标时,衰减率会发生变化并且导致传感器输出动作。

图4

       优势及应用:

    由于发送到空间中的能量更大,因此具有比Kplus技术和涡电流技术更长的检测范围

    该技术被用于ifm非齐平全金属电感式传感器

04 磁性原理

    该原理使用标准感应技术,但嵌入式的磁铁允许将大部分能量传输到感应面。阻尼套管可以将磁场聚集到非常精确的开关点。该技术仅适用于检测低碳钢目标。

图5

       优势及应用:

    允许非常厚的金属表面承受高达500 bar的压力

    适合高压应用如液压系统和液压缸

    仅适用于低碳钢目标

05 影响感应距离的因素

    感应距离是金属目标物轴向接近传感器表面导致输出动作的机械距离。

图6

    我们的数据表指定了3种不同的检测距离:

    感应范围是指在开发过程中定义的标称范围,并基于标准尺寸和材料的目标物

    实际感应范围考虑了室温下产生的元件偏差,最坏情况下为标称感应范围的90%。

    工作距离还考虑了由于湿度、高温等原因引起的开关点漂移,最坏情况下为实际感应范围的90%。当感应距离至关重要时应当采用工作距离。

图7

    在实际使用中,目标物很少是用于指定标称感应范围的标准尺寸和形状。目标物大小的影响如下图所示。

图8

    另外一个影响因素是目标物的形状。下图显示了形状对检测的影响。很难提供针对形状的校正系数,因此如果感应距离很关键时需进行测试。

图9

    最后,影响感应范围的主要因素是目标物的材质。含铁较少的材质形成的涡流较小,因此更难以被检测。不同材质的校正系数如下图所示。使用Kplus技术时不受校正系数的影响!

图10

责任编辑:杨培
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