变电抗式传感器—差动变压器.ppt

电感式传感器 电感式传感器 电感式传感器 F 气隙变小，电感变大，电流变小 与线性度 衔铁上移： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （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 . KE与f关系曲线 提高输入激励电压，将使传感器灵敏度按线性增加。 除了激励频率和输入激励电压对差动变压器灵敏度有影响外， 提高线圈品质因数Q值，增大衔铁直径，选择导磁性能好， 铁损小以及涡流损耗小的导磁材料制作衔铁和导磁外壳等 可以提高灵敏度。 （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。 （3）励磁电压波形中含有高次谐波。 减小零点残余电压措施： 提高框架和线圈的对称性，特别是两个二次线圈对称。 采用适当的测量电路，一般可采用在放大电路前加相敏整流器。 在电路上进行补偿，使零点残余电压最小，接近于零。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 (a)、(b)适用于高阻抗负载 (c)、(d)适用于低阻抗负载 电阻R0用于调整零点残余电压。 (a) 在f点为“＋” ，则电流路径是fgdche (参看图a)。反之，如f点为“–” ，则电流路径是ehdcgf。 图11 全波整流电路和波形图 1）差动整流电路 从图11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，流经电阻R的电流方向总是从d到c，另一线圈电流方向总是从a到b， 故整流电路的输出电压为 (30) 1）差动整流电路 结论： 铁芯在零位以上或零位以下时，输出电压的极性相反，零点残存电压自动抵消。 （2）相敏检波电路 （a）相敏检波电路原理图； （b）us、u2为正半周时等效电路；(c) us、u2为负半周时等效电路 相敏检波电路波形 (a）被测位移变化波形图； (b)差动变压器激励电压波形； (c) 差动变压器输出电压波形； (d)相敏检波解调电压波形； (e)相敏检波输出电压波形 （3）直流差动变压器电路 应用场合： 需要远距离测量，便携，防爆及同时使用若干个差动变压器， 且需避免相互间或对其它仪器设备产生干扰的场合 。 3.2 差动变压器 3.2.1 工作原理及分类 3.2.2 变隙式差动变压器 3.2.3 差动变压器应用 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 1－线圈 2－衔铁 3－弹性元件 优点：承受轴向力时应力分布均匀； 当长径比较小时，受横向偏心的分力的影响较小。 2. 微小位移的测量 1－测端 2－防尘罩 3－轴套 4－圆片簧 5－测杆 6－磁筒 7－磁芯 8－线圈 9－弹簧 10－导线 3. 压力测量 微压力传感器 1-接头；2-膜盒； 3-底座；4-线路板； 5-差动变压器线圈； 6-衔铁；7-罩壳； 8-插头；9-通孔 传感器与弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等）相结合， 可以组成开环压力传感器和闭环力平衡式压力计 4. 加速度传感器 1 －悬臂梁； 2 －差动变压器 End the 3.2 * * * * * * * * * * * * 第一项决定于传感器的类型 第二项决定于转换电路的形式 第三项决定于供电电压的大小 气隙型、变压器电桥 传感器 传感器灵敏度