差动变压器课件.ppt

3.2 差动变压器 差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈互感量的变化。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称之为差动变压器式传感器。 变隙式 变面积式 螺线管式 差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 3.2.2 螺线管式差动变压器 3.2.3 差动变压器应用 3.2.1 变隙式差动变压器(互感) ２.输出特性 结论： （１）供电电源首先要稳定，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值; （２）增加W2/W1的比值和减少δ0都能使灵敏度K值提高; （３）以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容条件下得到的; （４）以上结果是在假定工艺上严格对称前提下得到的，而实际上很难做到这一点; （５）上述推导是在变压器副边开路的情况下得到的。 ３.２.２螺线管式差动变压器 1. 工作原理 2. 基本特性 3. 主要性能 4. 零点残余电压及消除方法 5. 转换电路 １. 工作原理 ２. 基本特性 基本特性分析： （1）当活动衔铁处于中间位置时 M1= M2=M 则 U2=0　　　 （2）当活动衔铁向W2a方向移动时 M1= M+ΔM, M2= M-ΔM 故 （3）当活动衔铁向W2b方向移动时 M1= M-ΔM，M2= M+ΔM 故 ３. 主要性能 （1）灵敏度 （2）线性度 （1）灵敏度 差动变压器在单位电压激励下，铁芯移动一个单位距离时的输出电压，以V/mm/V表示。 理想条件下，差动变压器的灵敏度KE正比于电源激励频率f . 提高输入激励电压，将使传感器灵敏度按线性增加。 （2）线性度 线性度: 传感器实际特性曲线与理论直线之间的最大偏差除以测量范围（满量程），并用百分数来表示。 影响差动变压器线性度的因素: 骨架形状和尺寸的精确性，线圈的排列，铁芯的尺寸和材质，激励频率和负载状态等。 改善差动变压器的线性度: 取测量范围为线圈骨架长度的1/10-1/4，激励频率采用中频，配用相敏检波式测量电路 4. 零点残余电压及消除方法 零点残余电压危害： 使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏，限制着分辨力的提高。 零点残余电压太大，将使线性度变坏，灵敏度下降，甚至会使放大器饱和，堵塞有用信号通过，致使仪器不再反映被测量的变化。 产生零点残余电压的原因 （1）由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。 （2）由于铁芯的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能互相抵消。 减小零点残余电压措施： （1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称。铁芯材料要均匀，要经过热处理去除机械应力和改善磁性。两个二次侧线圈窗口要一致，两线圈绕制要均匀一致。一次侧线圈绕制也要均匀。 （2）采用拆圈的实验方法来减小零点残余电压。其思路是，由于两个二次侧线圈的等效参数不相等，用拆圈的方法，使两者等效参数相等。 （3）在电路上进行补偿。线路补偿主要有：加串联电阻，加并联电容，加反馈电阻或反馈电容等。 补偿零点残余电压的电路 5. 转换电路 能辨别移动方向 消除零点残余电压 （1）差动整流电路 （2）相敏检波电路 （3）直流差动变压器电路 （1）差动整流电路 （2）相敏检波电路 （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 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 差动变压器式传感器（互感式） 应用举例 差动变压器式传感器（互感式） 应用举例 差动变压器式传感器（互感式） 应用举例 由图 （a）、（c）、 (d)可知, 当位移Δx 0时, u2与us同频同相, 当位移Δx 0时, u2与us 同频反相。 当Δx 0时, u2与u0为同频同相, 当u2与u0均为正半周时, 见图 3.2.11（a）, 环形电桥中二极管VD1、ＶD4截止, VD2、VD3导通, 则可得图 3.2.11（b）的等效电路. 根据变压器的工作原理, 考虑到O、M分别为变压器T1、 T2的中心抽头, 则有