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> 블로그 > 유도 센서 : 현대 기술의 원리, 유형 및 응용

유도 센서 : 현대 기술의 원리, 유형 및 응용

유도 센서는 현대 기술에서 중추적 인 역할을하며 변위, 진동 및 압력과 같은 물리적 매개 변수를 현저한 정밀도로 측정 가능한 전기 신호로 변환합니다.간단한 디자인과 안정적인 기능으로 유명한이 센서는 제조 및 계측에서 자동차 및 스마트 섬유에 이르기까지 다양한 응용 프로그램을 찾습니다.강점에도 불구하고 감도, 선형성 및 측정 범위 균형과 같은 도전은 느린 응답 시간과 결합하여 동적 사용을 제한 할 수 있습니다.유형, 작업 원칙 및 유도 센서의 응용을 탐색 함으로써이 기사는 변형 잠재력을 강조하여 산업 전반에 걸쳐 정확성과 효율성을 높이기위한 기능을 활용하는 데 유용한 통찰력을 제공합니다.

목록

1. 소개
2. 유도 센서의 분류
3. 유도 센서의 특성
4. 유도 센서의 응용

소개

유도 센서는 자체 인덕턴스 또는 상호 인덕턴스의 변화에 ​​따라 변위, 압력 및 진동과 같은 다양한 물리적 매개 변수를 변환하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다.이 변환은 전압 또는 전류의 변화로 이어집니다.간단한 설계와 안정적인 기능으로 유명한이 센서는 높은 측정 정밀도와 강력한 출력을 제공합니다.그들은 광범위한 응용 프로그램에 사용됩니다.그러나 감도, 선형성 및 측정 범위 간의 균형을 달성하는 것은 상당히 어려울 수 있습니다.또한 비교적 느린 응답 속도는 빠르게 변화하는 조건에서 성능을 제한하여 동적 환경에서의 사용을 제한 할 수 있습니다.이러한 센서의 주요 유형에는 자체 인덕턴스, 상호 인덕턴스 및 와상 전류 센서가 포함됩니다.

유도 센서의 분류

자기 유도 센서

자기 유도 센서의 구조

자체 유도 센서는 코일, 코어 및 전기자로 구성됩니다.코어와 전기자는 실리콘 스틸 및 기타 자기 재료로 구성됩니다.

Structure of Self-Inductance Sensor

자기 유도 센서의 구조

자기 형성 센서의 작동 원리

자가 유도 센서는 측정 된 매개 변수의 변형을 자체 정보 (L)의 변화로 변환 한 다음 특정 변환 회로를 통해 전압 또는 전류 출력으로 변환합니다.

작동 중에 센서의 움직이는 부분은 모바일 코어 (전기자)와 연결됩니다.코어의 움직임은 코어와 전기자 사이의 공기 갭 두께를 변경하여 자기 회로의 마지 못함과 코일 인덕턴스 값을 변경합니다.이 인덕턴스 변화를 측정함으로써 코어 변위의 크기와 방향을 모두 결정할 수 있습니다.

코일이 n을 돌리면 일정하게 유지되면, 인덕턴스 L은 전적으로 자기 회로의 꺼려의 함수입니다.δ 또는 S를 수정하면 인덕턴스가 변합니다.결과적으로, 가변 꺼리는 센서는 가변 공기 갭 δ 두께 센서 및 가변 공기 갭 영역 S 센서로 분류 될 수있다.

Working Principle of Self-Inductance Sensor

자기 형성 센서의 작동 원리

S가 일정하게 유지되면, L은 δ의 단일 함수가되어 가변 공기 갭 유형 자체 유도 센서 센서를 형성한다.반대로, δ가 변경되지 않은 상태로 유지되면 변위와 함께 S의 변화는 가변 단면 유형 자체 유도성 센서를 생성합니다.원통형 전기자가 수직으로 이동하는 원형 구성에 배치 된 자체 유도 변수가 변경되어 솔레노이드 유형의 자체 유도 센서 센서를 만듭니다.

가변 공기 갭 타입 자체 유도성 센서

이 센서의 구조는 코어와 전기자 사이의 공기 갭 두께의 변화에 ​​따라 변경되어 자기 저항 및 코일 인덕턴스에 영향을 미칩니다.

Variable Air Gap Type Self-Inductance Sensor Structure

가변 공기 갭 타입 자체 유도성 센서 구조

가변 영역 유형 자체 인덕턴스 센서

이 변형에서, 센서의 구조는 일정한 공기 갭 두께를 포함하며, 유도 영역은 변위에 따라 변화합니다.

Variable Area Type Self-Inductance Sensor Structure

가변적 인 영역 유형 자체 인덕턴스 센서 구조

솔레노이드 유형 유도 센서

솔레노이드 유형 유도 센서는 코일 내에서 전기자 길이를 변경하여 작동하여 코일의 인덕턴스를 변화시킵니다.

긴 실이있는 전기자의 경우, 전기자 튜브 중간에서 기능 할 때 코일 내의 자기장 강도는 균일합니다.결과적으로, 코일의 인덕턴스 L은 전기자 삽입 깊이에 비례합니다.

이 유형의 센서는 간단한 구조를 가지며 제조가 쉽고 감도가 낮습니다.큰 변위를 측정하는 데 적합합니다.

Solenoid Type Inductive Sensor

솔레노이드 유형 유도 센서

차동자가 유도 센서

코일의 AC 여기 전류로 인해 전기자는 전자기 흡입을 경험하여 진동 및 추가 오류를 초래합니다.출력 오차는 외부 간섭, 전원 공급 전압 주파수의 변화 및 온도의 영향을받습니다.

실제로, 두 개의 동일한 센서 코일은 종종 하나의 전기자를 공유하여 정확히 동일한 전기 매개 변수 및 기하학적 치수로 차등 자체 유도 센서를 형성합니다.

이 구성은 온도 및 주파수 변화를 보상하면서 선형성과 감도를 향상시켜 외부 영향으로 인한 오류를 줄입니다.

차동 자기 유도 센서의 구조

이 센서는 가변 공기 갭 유형, 가변 지역 유형 또는 솔레노이드 유형 일 수 있습니다.

(a) Variable air gap type; (b) Variable-area type; (c) Solenoid type differential self-inductance sensor

(a) 가변 공기 갭 유형;(b) 가변 영역 유형;(c) 솔레노이드 유형 차동자가 유도 센서 센서

차동자가 유도 센서의 특징

차동 에어 갭 인덕턴스 센서는 2 개의 동일한 인덕턴스 코일과 자기 회로를 포함합니다.측정하는 동안, 전기자는 측정로드를 통해 측정 된 변위에 연결됩니다.측정 된 몸체의 움직임은 전기자를 유발하여 두 회로에서 자기 저항을 동일하지만 반대로 변경합니다.결과적으로, 한 코일의 인덕턴스는 증가하는 반면 다른 코일은 감소하여 차동 구성을 형성한다.

차동 변압기 유형 센서

차동 변압기 센서는 측정 된 비 전기량 변화를 코일 상호 인덕턴스 변화로 변환합니다.변압기 원리에 기초하여,이 센서는 변위를 1 차 코일과 2 차 코일 사이의 상호 인덕턴스 변화로 변환합니다.

1 차 코일이 여기 전력을받을 때, 보조 코일은 유도 된 전자 력을 생성하여 상호 인덕턴스에 따라 다릅니다.차동 변압기 센서로 알려진 것은 보조를 연결합니다. 코일이 다르게 코일.

Self-Inductance Characteristic Curve

자기 유도 특성 곡선

차동 변압기의 구조

차동 변압기는 가변 간격, 가변 영역 및 나선형 파이프 라인 유형과 같은 다양한 유형으로 제공됩니다.

플레이트 모양의 차동 변압기 (A 및 B)는 매우 민감하지만 좁은 측정 범위를 가지며, 몇 미크론의 수백 미크론으로의 변위에 적합합니다.

(a) and (b) Variable Gap Differential Transformer

(a) 및 (b) 가변 갭 차동 변압기

원통형 전기자 솔레노이드 유형 미분 변압기 (C 및 D)는 1mm ~ 수백 mm 사이의 변위를 측정합니다.

(c) and (d) Solenoid Differential Transformers

(c) 및 (d) 솔레노이드 차동 변압기

회전 각도 측정 차동 변압기 (E 및 F)는 몇 초의 분열 변위를 캡처합니다.나선형 유형 차동 변압기는 종종 Ø 비 전기성 측정에 사용되며, 높은 정밀도, 감도, 간단한 구조 및 안정적인 성능을 자랑합니다.

(e), (f) Variable-Section Differential Transformer

(e), (f) 가변 섹션 차동 변압기

차동 변압기의 작동 원리

이 변압기의 구조에는 철 코어, 전기자 및 코일이 포함되며 다양한 형태가 동일한 작동 원리를 공유합니다.

차동 변압기는 AC 여기 전압으로 직렬로 연결된 상단 및 하단 1 차 코일로 구성됩니다.

Schematic Diagram of Three-Stage Solenoid Differential Transformer

3 단계 솔레노이드 차동 변압기의 개략도

동일한 수의 회전으로 2 개의 2 차 와인딩이 리버스 시리즈에 연결됩니다.1 차 권선이 여기 전압을받는 경우, 변압기 원리에 따라 2 개의 2 차 권선에서 유도 전위가 생성된다.

활성 전기자의 초기 평형 위치에서 변압기 구조가 완벽하게 대칭 인 경우 출력 전압은 0입니다.2 차 코일을 향한 활성 전기자의 이동은 자기 플럭스를 증가시켜 유도 전위를 높이고 활성 전기자의 변위를 반영합니다.

Output Voltage Curve of the Differential Transformer

차동 변압기의 출력 전압 곡선

에디 전류 센서

에디 전류 센서의 구조

에디 전류 센서의 구조는 단순하며 주로 프로브 쉘 내의 평평한 원형 코일로 구성됩니다.

The Internal Structure of the Eddy Current Sensor

에디 전류 센서의 내부 구조

에디 전류 센서의 작동 원리

Faraday의 전자기 유도 원리에 따르면, 다양한 자기장에 배치 된 큰 금속 도체는 와전류를 생성합니다.에디 전류 효과로 알려진이 현상은 에디 전류 센서에 사용되어 변위 및 온도와 같은 비 전기량을 측정을위한 임피던스 또는 인덕턴스 변화로 변환합니다.

Schematic Diagram of Eddy Current Sensor

에디 전류 센서의 개략도

블록 금속 도체가 교류 전류를 갖는 센서 코일의 자기장에 배치 될 때, 변화하는 전류는 코일 주위에 교대 자기장을 유도한다.시험중인 도체 가이 자기장 내에있을 때, 새로운 반대로 지시 된 자기장을 생성하는 와전류를 생성합니다.이 새로운 자기장은 원래 필드를 부분적으로 상쇄하여 코일의 인덕턴스, 저항 및 품질 요인을 변화시킵니다.

유도 센서의 특성

유도 센서는 설계의 탄력성과 단순성으로 유명합니다.그들은 최대 0.1 μm의 해상도를 달성함으로써 인상적인 감도를 제공하여 세심한 정확도를 요구하는 응용 프로그램에 매우 적합합니다.이러한 특성은 제조 부문 내 품질 관리 프로세스에서 특히 가치가 있습니다.강력한 전력 출력과 함께 2 차 계량 장치와 부드럽게 통합되어 데이터 수집 및 분석 프로세스를 간소화합니다.

유도 센서의 장점

유도성 센서의 주목할만한 품질은 특정 측정 범위에 대한 선형 응답이며 정확도를 크게 향상시킵니다.실제 배포 에서이 기능은 특히 툴링 및 가공 작업과 같은 정밀한 설정에서 신뢰할 수있는 결과를 보장합니다.또한, 간단한 설계는 유지 보수를 단순화하여 다운 타임을 최소화합니다. 운영의 연속성이 상당한 가치가있는 환경에서 문제의 문제입니다.

유도 센서의 단점

유도 된 센서는 유익하지만 특정 도전을 제시합니다.비교적 겸손한 주파수 응답은 신속한 측정 업데이트를 요구하는 응용 프로그램에 덜 효과적입니다.빠른 피드백이 중요한 자동차 테스트 환경과 같은 동적 시나리오에서는 상당한 단점이 될 수 있습니다.또한, 성능은 안정적인 전원 공급 조건에 크게 의존합니다.변동은 불규칙한 판독 값을 초래할 수 있으며, 불안정한 전기 인프라가있는 지역에서 중요한 문제입니다.또한 해상도와 측정 범위 간에는 고유 한 트레이드 오프가있어 응용 프로그램의 특정 요구에 맞는 신중한 균형이 필요합니다.

유도 센서의 응용

유도 센서는 변위, 진동 및 압력과 같은 물리적 변화를 정확한 전기 신호로 변환하는 데 능숙합니다.그들의 고급 기능은 제조, 계측 및 자동차 산업을 포함한 다양한 부문에서 자동 시스템을 제공하여 광범위하고 적응 가능한 응용 프로그램을 선보입니다.

제조의 정밀도

유도 센서는 베어링 생산의 정밀도를 높여 기계적 작업의 원활한 기능을 지원합니다.미세한 변화를 감지하는 능력은 제조 부품의 최고 품질과 수명을 보장합니다.

실제 환경에서 제조업체는 이러한 센서를 사용하여 생산 라인 초기에 가장 작은 결함을 정확히 찾아내어 최종 제품의 무결성을 보존하고 폐기물을 줄입니다.

유압 시스템의 모니터링 및 제어

유압 시스템에서는 유도 센서가 밸브 위치 및 조정을 모니터링하는 데 핵심적이며 작동 효율성 및 안전성을 촉진합니다.그들의 끊임없는 경계는 오작동과 고장을 방지하는 데 도움이됩니다.

효과적인 유압 시스템 설계는이 기술을 활용하여 다양한 압력 하에서 시스템 무결성을 유지하여 운영을 더 매끄럽게 만듭니다.

스마트 섬유의 혁신

스마트 텍스타일을 위해 개발 된 유연한 센서는 유도 기술의 혁신적인 응용 프로그램입니다.이 센서는 환경 변화 또는 사용자 움직임에 동적으로 반응하는 웨어러블을 만드는 데 중요합니다.

이 분야의 진보는 건강 모니터링 및 적응 형 의류로 확장되어 실용적인 솔루션을 제공하고 사용자 경험을 향상시킵니다.

미립자 물질의 검출

유도성 센서는 윤활유에서 미세 입자를 감지하여 기계 마모 및 분해를 방지하는 데 도움이됩니다.석유 분석에서의 사용은 기계 수명과 최적의 성능을 보장합니다.

이러한 센서를 유지 보수 루틴에 통합하면 산업 건강에 대한 사전 입장이 예시되어 다운 타임 및 유지 보수 비용이 줄어 듭니다.

자동화 속도 및 모션 제어

유도 센서의 간섭에 대한 고유 한 신뢰성과 면역은 자동화 시스템의 속도 및 모션 제어에 이상적입니다.이러한 특성은 자동화 된 프로세스가 매끄럽고 정확하게 보장하는 데 도움이됩니다.

이러한 센서를 자동화 프레임 워크에 통합함으로써 현대 산업 운영의 중요한 구성 요소가되어 기술 발전과 운영 요구와 균형을 이룹니다.

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