3_2差动式传感器.pptVIP

;(a)、(b) 变隙式差动变压器； (c)、(d) 螺线管式差动变压器； (e)、(f) 变面积式差动变压器 ;3.2.1 变隙式差动变压器 ;当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置， 它与两个铁芯的间隙为δa0 =δb0=δ0 两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。 由于次级绕组反向串联，因此，差动变压器输出电压 当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化， 使δa≠δb 两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压 电压的大小反映了被测位移的大小，通过用相敏检波等电路处理， 使最终输出电压的极性能反映位移的方向。 ;２.输出特性 ;如果被测体带动衔铁移动 ;３.２.２螺线管式差动变压器 ; 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。;在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗)，差动变压器的等效电路如图。初级线圈的复数电流值为;图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线 ;３. 主要性能;灵敏度与线性度; 当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值(从零点几mV到数十mV)存在，称为零点残余电压。如图是扩大了的零点残余电压的输出特性。零点残余电压的存在造成零点附近的不灵敏区；零点残余电压输入放大器内会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作等。 ;零点残余电压产生原因： ①基波分量。由于差动变压器两个次级绕组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M、自感L及损耗电阻R）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电势数值不等。又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀，线圈匝间电容的存在等因素，使激励电流与所产生的磁通相位不同。 ;消除零点残余电压方法： 1．从设计和工艺上保证结构对称性 为保证线圈和磁路的对称性，首先，要求提高加工精度，线圈选配成对，采用磁路可调节结构。其次，应选高磁导率、低矫顽力、低剩磁感应的导磁材料。并应经过热处理，消除残余应力，以提高磁性能的均匀性和稳定性。由高次谐波产生的因素可知，磁路工作点应选在磁化曲线的线性段。 2．选用合适的测量线路 ;补偿零点残余电压的电路 ; 在差动变压器次级绕组侧串、并联适当数值的电阻、电容元件，当调整这些元件时，可使零点残存电压减小。;R2;5. 转换电路;（1）差动整流电路;全波整流电路和波形图;容易做到输出平衡，便于阻抗匹配。图中比较电压Ｕ２和Ｕ１同频，经过移相器使Ｕ２和Ｕ１保持同相或反相，且满足Ｕ２＞＞Ｕ１ 。;（2）相敏检波电路;相敏检波电路波形 ;（3）直流差动变压器电路;3.2.3 差动变压器应用 ;1. 力和力矩的测量;2. 微小位移的测量;3. 压力测量;4. 加速度传感器; 采用了电感式传感器的沉筒式液位计。由于液位的变化，沉筒所受浮力也将产生变化，这 一变化转变成衔铁的位移，从而改变了差动变压器的输出电压，这个输出值反映了液位的变化值。