传感器原理与应用 第四章4-2

1、 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章4.2.1 4.2.1 互感式传感器的结构与工作原理互感式传感器的结构与工作原理分气隙型和螺管型两种。分气隙型和螺管型两种。目前多采用螺管型差动变压器。目前多采用螺管型差动变压器。1243(a)气隙型气隙型123(b)螺管型螺管型4 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章螺管型差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、螺管型差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节式、四节式和五节式等形式。三节式、四节式和五节式等形式。图图4-10 4-10 差动变压器线圈各种排列形式差动变压器线圈各种排列形式1 1 初级线圈；初级线圈；2 2 次级线圈；次

2、级线圈；3 3 衔铁衔铁(a) (a) 二节式二节式 (b) (b) 三节式三节式 (c) (c) 四节式四节式 (d) (d) 五节式五节式31121 2112212123三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高、线三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高、线性范围大，四节式和五节式改善了传感器线性度。性范围大，四节式和五节式改善了传感器线性度。 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章差动变压器的等效电路差动变压器的等效电路LPRS2LS1M1M2LS2RS1RPiU0U差动变压器工作在理想情况下（差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容

3、等影响耗和分布电容等影响）时的等效电路）时的等效电路： 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章当次级开路时，初级绕组的交流电流为：当次级开路时，初级绕组的交流电流为：PP.iP.LjRUI 次级绕组的感应电动势为：次级绕组的感应电动势为：.P.IMjU11 .P.IMjU22 由于次级绕组反向串接，故差动变压器输出电压为由于次级绕组反向串接，故差动变压器输出电压为 19-4 210PP.iLjRUMMjU 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章其有效值为其有效值为 22210PPiLRUMMU 铁芯处于中间位置时，铁芯处于中间位置时，MM1 1 = = M M2 2 = = MM，

4、U U0 0 = 0 = 0 铁芯上升时，铁芯上升时，MM1 1= = M M + +MM，MM2 2= = M M - -MM 2U220PPiLRMU 铁芯下降时，铁芯下降时，MM1 1 = = M M - -MM，MM2 2 = = M M +MM 2220PPiLRMUU 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章e21e22差动变压器输出差动变压器输出电势电势与衔铁与衔铁位移位移x x的关系。其的关系。其中中x x表示衔铁偏离表示衔铁偏离中心位置的距离。中心位置的距离。 0 x图图4-124-12差动变压器输出特性差动变压器输出特性 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章1

5、1、激励电压幅值与频率的影响、激励电压幅值与频率的影响激励电源电压幅值的波动，会使线圈激励磁场激励电源电压幅值的波动，会使线圈激励磁场的磁通发生变化，直接影响输出电势。而频率的波的磁通发生变化，直接影响输出电势。而频率的波动，只要适当地选择频率，其影响不大。动，只要适当地选择频率，其影响不大。4.2.2 4.2.2 差动变压器的输出特性差动变压器的输出特性 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章2 2、温度变化的影响、温度变化的影响周围环境温度的变化，引起线圈及导磁体磁导周围环境温度的变化，引起线圈及导磁体磁导率的变化，从而使线圈磁场发生变化产生温度漂移。率的变化，从而使线圈磁场发生变化

6、产生温度漂移。当线圈品质因数较低时，影响更为严重，因此，采当线圈品质因数较低时，影响更为严重，因此，采用用恒流源恒流源激励比恒压源激励有利。适当提高线圈品激励比恒压源激励有利。适当提高线圈品质因数并采用差动电桥可以减少温度的影响。质因数并采用差动电桥可以减少温度的影响。 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章0 x 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章1 1 基波正交分量基波正交分量(a)(a)残余电压的波形残余电压的波形 (b)(b)波形分析波形分析13245UZtUiUZUt2 2 基波同相分量基波同相分量 3 3 二次谐波二次谐波4 4 三次谐波三次谐波 5 5 电磁干扰电

7、磁干扰 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章相敏检波后的输出特性相敏检波后的输出特性+xU0-x210 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章CR(a)1U0U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章(b)CR1U0UCR(a)1U0U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章R2WR1C(c)1U0ULW(d)1U0U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章图图4-14 4-14 全波差动整流电路全波差动整流电路R2R1abh

8、gcfde1U0U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章R2R1abh gcfde1U0UhgdcghdcUUUUU 0 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章铁芯在零位以上铁芯在零位以上铁芯在零位铁芯在零位ttUdcUghtU0UdctttUghU0tUdctUghtU0全波差动整流电路全波差动整流电路电压波形电压波形 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章u1u2+R-RD3D2D1D4RRT1T2-+1U2U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章u1u2+R-RD3D2D1D4RRT1T2-+01U2U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章LRRui

9、14LRRui 23i4i3u1u2-R+RLRD3D2D1D4RRT1T2+-0U 12U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章LRRui 12LRRui 21i1i2u1u2+R-RLRD3D2D1D4RRT1T2-+0U 12U 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章D2u1u2-R+RLRD3D1D4RRT1T2+-0U 12Ue1e2-+-+i4LRReui 214LRRui 223ei3 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章LRReui 121LRRui 112ei2i1D2u1u2+R-RLRD3D1D4RRT1T2-+0U 12Ue1e2+-+_ 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章LRReui 214LRRui 223ei4i3D2u1u2-R+RLRD3D1D4RRT1T2+-0U 12Ue1e2+-+_ 传感器原理与应用传感器原理与应用第四章第四章D2u1u2+R -RLRD3D1D4RRT1T