差動(dòng)變壓式傳感器及其應(yīng)用

1、1主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.1 差動(dòng)變壓式傳感器差動(dòng)變壓式傳感器分類分類 1.2 具體分類的原理具體分類的原理 1.3 差動(dòng)變壓式傳感器差動(dòng)變壓式傳感器應(yīng)用應(yīng)用第一章第一章 差動(dòng)變壓式傳感器差動(dòng)變壓式傳感器21.1 差動(dòng)變壓式傳感器差動(dòng)變壓式傳感器分類分類按結(jié)構(gòu)來分可以分為：按結(jié)構(gòu)來分可以分為： 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器31.2.1 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、線圈框架組成。線圈框架組成。W1a及及W1b為初級(jí)繞組，為初級(jí)繞組，W2a及及W2b為次級(jí)繞組，為次級(jí)繞組，C為銜鐵。為銜鐵。為反映差值

2、互感，將兩個(gè)初級(jí)為反映差值互感，將兩個(gè)初級(jí)繞組的繞組的同名端順向串聯(lián)同名端順向串聯(lián)，并施，并施加交流電壓加交流電壓U1兩個(gè)次級(jí)繞組的兩個(gè)次級(jí)繞組的同名端反向串同名端反向串聯(lián)聯(lián)，同時(shí)測量串聯(lián)后的合成電，同時(shí)測量串聯(lián)后的合成電勢勢U2。1. 工作原理工作原理3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器4當(dāng)當(dāng)沒有位移沒有位移時(shí)，銜鐵時(shí)，銜鐵C處于初始處于初始平衡位置，它與兩個(gè)鐵芯的間隙平衡位置，它與兩個(gè)鐵芯的間隙有有a0=b0=0。則繞組則繞組W1a和和W2a間的互感間的互感Ma與與繞組繞組W1b和和W2b的互感的互感Mb相等，相等，致使兩個(gè)次級(jí)繞組的互感電勢相致使兩個(gè)次級(jí)繞組的互感電勢相等，即等，即e2a=e2b

3、。由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，差動(dòng)變差動(dòng)變壓器輸出電壓：壓器輸出電壓：U2=e2a-e2b=0。3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器1.2.1 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器5在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)被測體有位移被測體有位移時(shí)，與被測體相連的銜鐵的時(shí)，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使ab，互感，互感MaMb，兩次級(jí)，兩次級(jí)繞組的互感電勢繞組的互感電勢e2ae2b，輸出電壓，輸出電壓U2=e2a-e2b0，即，即差動(dòng)變差動(dòng)變壓器有電壓輸出，壓器有電壓輸出， 此電壓的大小與極性將反映被測體位此電壓的大小與極性將反映被測體位移的大小和方移的大小和方向

4、。向。 3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器1.2.1 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器61.2.1 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器2. 輸出特性輸出特性在忽略鐵耗（即渦流與磁滯在忽略鐵耗（即渦流與磁滯損耗忽略不計(jì)）、漏感以及損耗忽略不計(jì)）、漏感以及變壓器次級(jí)開路（或負(fù)載阻變壓器次級(jí)開路（或負(fù)載阻抗足夠大）的條件下等效電抗足夠大）的條件下等效電路。路。 r1a與與L1a , r1b與與L1b , r2a與與L2a , r2b與與L2b，分別，分別為為W1a , W1b , W2a, W2b繞組的電阻與電感。繞組的電阻與電感。 3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器7當(dāng)當(dāng)r1aL1a，r1bM2，因而，因而E2

5、a增加，增加，而而E2b減小減小。反之，反之，E2b增加，增加，E2a減小。因減小。因?yàn)闉閁o=E2a-E2b，所以當(dāng)，所以當(dāng)E2a、E2b 隨著銜鐵位移隨著銜鐵位移x變化時(shí)，變化時(shí)， Uo也也必將隨必將隨x而變化。而變化。1.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器163.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓不等于零動(dòng)變壓器輸出電壓不等于零。把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓，記作記作Uo，它的存在使傳感，它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過零點(diǎn)，器

6、的輸出特性不經(jīng)過零點(diǎn)，造成實(shí)際特性與理論特性不造成實(shí)際特性與理論特性不完全一致。完全一致。 1.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器173.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的主要原因：零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的主要原因：由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱以及磁性材料的非線性等引起的。以及磁性材料的非線性等引起的。1.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器18 1.2.1 變隙式差動(dòng)變壓器變隙式差動(dòng)變壓器 1.2.2 螺線管式差動(dòng)變壓器螺線管式差動(dòng)變壓器 1.2.3

7、差動(dòng)變壓器應(yīng)用差動(dòng)變壓器應(yīng)用3.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器1.2 差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器193.2.3 差動(dòng)變壓器應(yīng)用可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。如振動(dòng)、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。 11B2Ax(t)1懸臂梁；2差動(dòng)變壓器測量時(shí)，將測量時(shí)，將懸臂梁底座懸臂梁底座及差動(dòng)及差動(dòng)變壓器的變壓器的線圈骨架線圈骨架固定，而將固定，而將銜鐵的銜鐵的A端端與與被測振動(dòng)體被測振動(dòng)體相連，相連， 此時(shí)傳感器作為加速度測量中此時(shí)傳感器作為加速度測量中的慣性元件，它的位移與被測的慣性元件，它的位移與被測加速度成正比，使加速度測量加速度成正比，使加速度測量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y量。當(dāng)被測體轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y量。當(dāng)被測體帶動(dòng)銜鐵以帶動(dòng)銜鐵以x(t)振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的輸