3.2电感式_变压器式(改).ppt
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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
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