传感器9-3.2-差动变压器.ppt

主要内容 3.1 自感式传感器 3.2 差动变压器 3.3 电容传感器 3.4 电涡流式传感器 （1）差动变压器的输出是交流电压(用交流电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，不能反映移动的方向) （2）测量值中将包含零点残余电压 为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。 (1) 差动整流电路 把差动变压器的两个次级输出电压分别整流，然后将整流的电压或电流的差值作为输出。 3.2.2 螺线管式差动变压器 5. 转换电路 3.2.2 螺线管式差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.2 螺线管式差动变压器 5. 转换电路 3.2.2 螺线管式差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.2 螺线管式差动变压器 5. 转换电路 从图（c）电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电压是U24，流经电容C2的电压U68， 故整流电路的输出电压为 3.2.2 螺线管式差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.2 螺线管式差动变压器 5. 转换电路 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以U2=0；当衔铁在零位以上时，因为U24 U68 ，则U2 0；而当衔铁在零位以下时， 则有U24 U68，则U2 0。U2的正负表示衔铁位移的方向。 3.2.2 螺线管式差动变压器 3.2 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 差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.3 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，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。  测量时，将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。 3.2.3 差动变压器应用 3.2 差动变压器 差动变压器式加速度传感器 3.2 差动变压器 * 传感器与检测技术 防灾科技学院防灾仪器系 主讲教师: 姚振静 * Sensor Detecting Technology 第三章 变阻抗式传感器原理与应用 3.2 差动变压器 互感式传感器——把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器。 差动变压器式传感器——次级绕组用差动形式 结构：变隙式、变面积式、螺线管式 优点：测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠 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 差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 由衔铁、初级线圈、次级线圈、线圈框架组成。 W1a及W1b为初级绕组， W2a及W2b为次级绕组， C为衔铁。 为反映差值互感，将两个初级绕组的同名端顺向串联，并施加交流电压U1 两个次级绕组的同名端反向串联，同时测量串联后的合成电势U2。 1. 工作原理 3.2 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有δa0=δb0=δ0。 则绕组W1a和W2a间的互感Ma与绕组W1b和W2b的互感Mb相等，致使两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。 由于次级绕组反相串联，差动变压器输出电压： U2=e2a-e2b=0。 3.2 差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 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，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压U2=e2a-e2b≠0，即差动变压器有电压输出， 此电压的大小与极性反映被测体位移的大小和方向。 3.2 差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 2. 输出特性 在忽略铁耗（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下等效电路。 r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b，分别为W1a , W1b , W2a, W2b绕组的电阻与电感。 3.2 差动变压器 当r1aωL1a，r1bωL1b时，如果不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响，得变隙式差动变压器输出电压U2的表达式，即 分析：当衔铁处于初始平衡位置时，因δa=δb=δ0， 则U2=0。 如果被测体带动衔铁移动，例如向上移动Δδ（假设向上移动为正）时， 则有δa=δ0-Δδ， δb=δ0+Δδ，代入上式可得 3.2.1 变隙式差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 3.2 差动变压器 3.2.1 变隙式差动变压器 上式表