差动变压式传感器及其应用

1、1主要内容主要内容 1.1 差动变压式传感器差动变压式传感器分类分类 1.2 具体分类的原理具体分类的原理 1.3 差动变压式传感器差动变压式传感器应用应用第一章第一章 差动变压式传感器差动变压式传感器21.1 差动变压式传感器差动变压式传感器分类分类按结构来分可以分为：按结构来分可以分为： 变隙式差动变压器变隙式差动变压器螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器31.2.1 变隙式差动变压器变隙式差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈、由衔铁、初级线圈、次级线圈、线圈框架组成。线圈框架组成。W1a及及W1b为初级绕组，为初级绕组，W2a及及W2b为次级绕组，为次级绕组，C为衔铁。为衔铁。为反映差值

2、互感，将两个初级为反映差值互感，将两个初级绕组的绕组的同名端顺向串联同名端顺向串联，并施，并施加交流电压加交流电压U1两个次级绕组的两个次级绕组的同名端反向串同名端反向串联联，同时测量串联后的合成电，同时测量串联后的合成电势势U2。1. 工作原理工作原理3.2 差动变压器差动变压器4当当没有位移没有位移时，衔铁时，衔铁C处于初始处于初始平衡位置，它与两个铁芯的间隙平衡位置，它与两个铁芯的间隙有有a0=b0=0。则绕组则绕组W1a和和W2a间的互感间的互感Ma与与绕组绕组W1b和和W2b的互感的互感Mb相等，相等，致使两个次级绕组的互感电势相致使两个次级绕组的互感电势相等，即等，即e2a=e2b

3、。由于次级绕组反相串联，由于次级绕组反相串联，差动变差动变压器输出电压：压器输出电压：U2=e2a-e2b=0。3.2 差动变压器差动变压器1.2.1 变隙式差动变压器变隙式差动变压器5在实际应用中当在实际应用中当被测体有位移被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使位置将发生相应的变化，使ab，互感，互感MaMb，两次级，两次级绕组的互感电势绕组的互感电势e2ae2b，输出电压，输出电压U2=e2a-e2b0，即，即差动变差动变压器有电压输出，压器有电压输出， 此电压的大小与极性将反映被测体位此电压的大小与极性将反映被测体位移的大小和方移的大小和方向

4、。向。 3.2 差动变压器差动变压器1.2.1 变隙式差动变压器变隙式差动变压器61.2.1 变隙式差动变压器变隙式差动变压器2. 输出特性输出特性在忽略铁耗（即涡流与磁滞在忽略铁耗（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下等效电抗足够大）的条件下等效电路。路。 r1a与与L1a , r1b与与L1b , r2a与与L2a , r2b与与L2b，分别，分别为为W1a , W1b , W2a, W2b绕组的电阻与电感。绕组的电阻与电感。 3.2 差动变压器差动变压器7当当r1aL1a，r1bM2，因而，因而E2

5、a增加，增加，而而E2b减小减小。反之，反之，E2b增加，增加，E2a减小。因减小。因为为Uo=E2a-E2b，所以当，所以当E2a、E2b 随着衔铁位移随着衔铁位移x变化时，变化时， Uo也也必将随必将随x而变化。而变化。1.2.2 螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器3.2 差动变压器差动变压器163.2.2 螺线管式差动变压器当衔铁位于中心位置时，差当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压不等于零动变压器输出电压不等于零。把差动变压器在零位移时的把差动变压器在零位移时的输出电压称为输出电压称为零点残余电压零点残余电压，记作记作Uo，它的存在使传感，它的存在使传感器的输出特性不经过零点，器

6、的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不造成实际特性与理论特性不完全一致。完全一致。 1.2.2 螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器3.2 差动变压器差动变压器173.2.2 螺线管式差动变压器零点残余电压产生的主要原因：零点残余电压产生的主要原因：由传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称由传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称以及磁性材料的非线性等引起的。以及磁性材料的非线性等引起的。1.2.2 螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器3.2 差动变压器差动变压器18 1.2.1 变隙式差动变压器变隙式差动变压器 1.2.2 螺线管式差动变压器螺线管式差动变压器 1.2.3

7、差动变压器应用差动变压器应用3.2 差动变压器差动变压器1.2 差动变压器差动变压器193.2.3 差动变压器应用可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。 11B2Ax(t)1悬臂梁；2差动变压器测量时，将测量时，将悬臂梁底座悬臂梁底座及差动及差动变压器的变压器的线圈骨架线圈骨架固定，而将固定，而将衔铁的衔铁的A端端与与被测振动体被测振动体相连，相连， 此时传感器作为加速度测量中此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测的惯性元件，它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以带动衔铁以x(t)振动时，导振动时，导致差动变压器的输