3.2电感式_变压器式(改).ppt

3.2　变压器式传感器（互感式电感传感器） 　　　　变压器式电感传感器是把被测量的变化转换为线圈间的互感变化，与变压器的工作原理类似，常称为变压器式传感器。变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电势。由于变压器次级线圈常接成差动形式，故又称为差动变压器。 一、工作原理 二、等效电路 　 利用差动变压器构成检测装置时需注意：两个一次绕组的同名端需顺向串联，或只有一个一次绕组。而两个二次绕组的同名端须反向串联。差动变压器的输出为二次绕组的电势的反向叠加。 　　 U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感；L1、R1为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22为两个二次绕组的电感；R21、R22为两个二次绕组的有效电阻。二次绕组反向串接。 输出电压E2的幅值为： 　　差动变压器的输出特性曲线如图所示.E21、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势，E2为差动输出电动势，x表示衔铁偏离中心位置的距离。其中E2的实线表示理想的输出特性，而虚线部分表示实际的输出特性。E0为零点残余电动势，这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的。 零点残余电动势的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标 三、测量电路　 (一)相敏检波电路 (二)差动整流电路 四、应用举例 1、微小位移的测量 2、力和力矩的测量 3、加速度传感器 作业： * * 其中A、B为固定铁芯；W1a、W1b为一次绕组；W2a、W2b为二次绕组 　当铁芯处于中间平衡位置时，一次绕组与两个二次绕组间的互感M1、M2相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同，输出电动势为零。 　当铁芯上下移动时，M1、M2不再相同，输出电动势不为零。 . . 所以，传感器的灵敏度为： 其中， 称为线圈的品质因数 根据传感器的灵敏度： 提高灵敏度的方法有： 1、增大W2/W12、减小 3、提高U1，但须保证铁心不饱和，且须考虑散热条件 减小措施： 1）尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称。2）选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向又可改善输出特性，减小零点残余电动势。3）采用补偿线路减小零点残余电动势。 差动变压器输出的是交流调幅电压，若用交流电压表测量，只能测出位移大小，不能反映移动方向，为了能判别移动方向、消除零点残余电压，常用以下电路。 分析条件： 　 　 1）二极管看作理想开关； 　　 2）规定：衔铁向差动变压器的A部分移动时为正向移动，此时传感器的输出电压和A部分二次绕组的输出电压为同频同相，且相敏检波电路的两个输入电压也同频同相。当衔铁负位移时，同频反相。 　 3） U2 ＞ ＞ U1， U2 ’ ＞ ＞ U1 ’ 。 情况1：衔铁正向位移； 载波信号为上半周。 总电流从左往右流过电表。 情况2：衔铁正向位移； 载波信号为下半周。 总电流从左往右流过电表。 情况3：衔铁负向位移； 载波信号为上半周。 总电流从右往左流过电表。 情况4：衔铁负向位移； 载波信号为下半周。 总电流从右往左流过电表。 　　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。 1－测端 2－轴套 3－测杆 4－磁芯 5－线圈 6－弹簧 7－导线 8－屏蔽筒 9－片簧 10－防尘罩 位移传感器 1 －悬臂梁； 2 －差动变压器