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电感式位移传感器是基于电磁感应原理,利用线圈自感或互感的改变实现对非电量进行检测的装置。深入全面了解电感式位移传感器输入输出关系特性,对于合理设计电感式位移传感器结构、有效解决螺管线圈利用不充分问题,并获得提高传感器螺管线圈利用率有效方法和途径具有比较重要的学术价值与实践指导意义。 本文在对大量相关中外技术文献研究的基础上,探讨了电感式位移传感器螺管线圈内部磁场变化规律。铁芯在线圈内部位移量发生变化时,引起螺管线圈内部电感值的改变,揭示了线圈内部磁感应强度呈非线性变化状态的规律。通过建立传感器的输入输出关系数学模型,获得螺管线圈输出电压与铁芯位移量之间的变化规律。 通过建立电感式位移传感器螺管线圈的输入输出关系数学模型,运用仿真软件MATLAB进行仿真,揭示了输出电压与轴向位移量之间的变化规律,掌握了影响传感器输出线性范围的主要因素;仿真分析结果验证了数学模型的合理性与正确性,从而为这类传感器的合理设计提供了理论依据。 在综合分析的基础上,本文结合煤矿井筒微型位移测量工程项目,设计了以电感式位移传感器为典型应用的煤矿井筒智能安全测试系统。项目中采用的传感器是量程为0-5mm的直流回弹式电感式位移传感器,通过实例说明电感式位移传感器在煤矿井筒智能安全测试中的应用过程。 通过建立传感器输入输出关系数学模型,并进行计算机数字仿真分析,探讨了影响传感器螺管线圈利用率的多种因素及其影响规律;仿真分析结果验证了所建数学模型的正确性,为电感式位移传感器的合理设计及其工程应用提供理论与选型依据。结合工程实践,给出了一个典型工程实际应用设计案例,进一步说明了微型位移传感器在煤矿井筒三维安全监测系统中工程测试中的应用及其意义。