由于電容式、電感式傳感器在原理上有相似之處，以電感式傳感器為例來介紹模擬式傳感器測量位移的原理。
電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，將被測非電量轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種結(jié)構(gòu)型傳感器。按其轉(zhuǎn)換方式的不同，可分為自感型和互感型兩種，自感型電感傳感器又分為可變磁阻式和渦流式。互感型又稱為差動(dòng)變壓器式。
1、可變磁阻式電感傳感器
典型的可變磁阻式電感傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由線圈、鐵心和活動(dòng)銜鐵所組成。在鐵心和活動(dòng)銜鐵之間保持一定的空氣隙，被測位移構(gòu)件與活動(dòng)銜鐵相連，當(dāng)被測構(gòu)件產(chǎn)生位移時(shí)，活動(dòng)銜鐵隨著移動(dòng)，空氣隙發(fā)生變化，引起磁阻變化，從而使線圈的電感值發(fā)生變化
圖1 可變磁阻式電感傳感器
當(dāng)線圈通以激磁電流時(shí)，其自感l(wèi)與磁路的總磁阻有關(guān)，即
（1）
式中 w——線圈匝數(shù)；
——總磁阻。
如果空氣隙較小，而且不考慮磁路的損失，則總磁阻為
（2）
式中 l--鐵心導(dǎo)磁長度（m）；
--鐵心導(dǎo)磁率（h/m）；
a--鐵心導(dǎo)磁截面積（m2）；
--空氣磁導(dǎo)率（h／m），
--空氣隙導(dǎo)磁截面積（）。
由于鐵心的磁阻與空氣隙的磁阻相比是很小的，計(jì)算時(shí)鐵心的磁阻可以忽略不計(jì)，故
（3）
將式（3）代入式（1），得
（4）
式（4）表明，自感l(wèi)與空氣隙的大小成反比，與空氣隙導(dǎo)磁截面積成正比。當(dāng)固定不變，改變時(shí)，l與成非線性關(guān)系，此時(shí)傳感器的靈敏度
（5）
由式（5）得知，傳感器的靈敏度與空氣隙的平方成反比，愈小，靈敏度愈高。由于s不是常數(shù)，故會(huì)出現(xiàn)非線性誤差，同變極距型電容式傳感器類似。為了減小非線性誤差，通常規(guī)定傳感器應(yīng)在較小間隙的變化范圍內(nèi)工作。在實(shí)際應(yīng)用中，可取。這種傳感器適用于較小位移的測量，一般為0.001～1mm。此外，這類傳感器還常采用差動(dòng)式接法。圖2為差動(dòng)型磁阻式傳感器，它由兩個(gè)相同的線圈、鐵心及活動(dòng)銜鐵組成。當(dāng)活動(dòng)銜鐵接于中間位置（位移為零）時(shí)，兩線圈的自感l(wèi)相等，輸出為零。當(dāng)銜鐵有位移時(shí)，兩個(gè)線圈的間隙為，這表明一個(gè)線圈自感增加，而另一個(gè)線圈自感減小，將兩個(gè)線圈接入電橋的相鄰臂時(shí)，其輸出的靈敏度可提高一倍，并改善了線性特性，消除了外界干擾。
可變磁阻式傳感器還可做成如圖3所示改變空氣隙導(dǎo)磁截面積的形式，當(dāng)固定，改變空氣隙導(dǎo)磁截面積時(shí)，自感l(wèi)與呈線性關(guān)系。
圖2 可變磁阻差動(dòng)式傳感器圖3 可變磁阻面積型電感傳感器
如圖3所示，在可變磁阻螺管線圈中插入一個(gè)活動(dòng)銜鐵，當(dāng)活動(dòng)銜鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁阻將變化，導(dǎo)致自感l(wèi)的變化。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但是其靈敏度較低，適合于測量比較大的位移量。
2、渦流式傳感器
渦流式傳感器的變換原理，是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。如圖4所示，金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為。當(dāng)線圈輸入一交變電流i0時(shí)，便產(chǎn)生交變磁通量。金屬板在此交變磁場中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流i，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為“渦電流”或“渦流”。渦流的大小與金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、厚度h、金屬板與線圈的距離、激勵(lì)電流角頻率等參數(shù)有關(guān)。若改變其中某一參數(shù)，而固定其他參數(shù)不變，就可根據(jù)渦流的變化測量該參數(shù)。
渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩種。
（1）高頻反射式渦流傳感器 如圖5所示，高頻（>1mhz）激勵(lì)電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于集膚效應(yīng)，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時(shí)，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈自感l(wèi)或阻抗的變化，其變化與距離、金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流i及角頻率等有關(guān)，若只改變距離而保持其他系數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感的變化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量。
圖4 可變磁阻螺管型傳感器 圖5 高頻反射式渦流傳感器
（2）低頻透射式渦流傳感器 低頻透射式渦流傳感器的工作原理如圖6所示，發(fā)射線圈和接收線圈分別置于被測金屬板材料g的上、下方。由于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l（音頻范圍）電壓加到線圈的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板材料g，使線圈產(chǎn)生電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，當(dāng)金屬板材料g越厚時(shí)，損耗的能量越大，輸出電動(dòng)勢(shì)越小。因此，的大小與g的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)。試驗(yàn)表明，隨材料厚度入的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少，如圖6（b）所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用的變化即可測量其厚度。
3、互感型差動(dòng)變壓器式電感傳感器
互感型電感傳感器是利用互感m的變化來反映被測量的變化。這種傳感器實(shí)質(zhì)是一個(gè)輸出電壓的變壓器。當(dāng)變壓器初級(jí)線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后，次級(jí)線圈便產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出，該電壓隨被測量的變化而變化。
差動(dòng)變壓器式電感傳感器是常用的互感型傳感器，其結(jié)構(gòu)形式有多種，以螺管形應(yīng)用較為普遍，其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖7（a）、（b）所示。傳感器主要由線圈、鐵心和活動(dòng)銜鐵三個(gè)部分組成。線圈包括一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)反接的次級(jí)線圈，當(dāng)初級(jí)線圈輸入交流激勵(lì)電壓時(shí)，次級(jí)線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和。由于兩個(gè)次級(jí)線圈極性反接，因此傳感器的輸出電壓為兩者之差，即=－。活動(dòng)銜鐵能改變線圈之間的耦合程度。輸出的大小隨活動(dòng)銜鐵的位置而變。當(dāng)活動(dòng)銜鐵的位置居中時(shí)，即=，=0；當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移時(shí)，即>，>0；當(dāng)活動(dòng)銜鐵向下移時(shí)，即<，<0?；顒?dòng)銜鐵的位置往復(fù)變化，其輸出電壓，也隨之變化，輸出特性如圖7（c）所示。
圖6 低頻投射式渦流傳感器
（a）原理圖；（b）曲線圖
圖7 差動(dòng)變壓器式電感傳感器
（a）、（b）工作原理 （c）輸出特性
圖8 查動(dòng)相敏檢波電路的工作原理
值得注意的是：首先，差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流電壓，如用交流電壓表指示，則輸出值只能反應(yīng)鐵心位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；其次，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，零點(diǎn)殘余電壓是由于兩個(gè)次級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，以及初級(jí)線圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成。所以，即使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零。鑒于這些原因，差動(dòng)變壓器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵心位移極性，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的差動(dòng)直流輸出電路。
圖8是用于小位移的差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理。當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻r，使零點(diǎn)殘余電壓減??；當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心移上或移下，其輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。由表頭指示輸入位移量的大小和方向。
差動(dòng)變壓器傳感器具有精度高（達(dá)0.1um量級(jí)），線圈變化范圍大（可擴(kuò)大到±l00mm，視結(jié)構(gòu)而定），結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于直線位移及其它壓力、振動(dòng)等參量的測量。圖9是電感測微儀所用的差動(dòng)型位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
圖9螺旋差動(dòng)型 傳感器結(jié)構(gòu)圖
對(duì)于電容式傳感器是依據(jù)電容的大小與組成電容的兩極板的面積或介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與極板間的距離成反比的原理設(shè)計(jì)的。位移測試時(shí)，通過一定的結(jié)構(gòu)使位移變化引起面積或極板間距離的變化就可以改變電容的大小，反之，檢測電容的值也就可以測算出位移的變化。