傳感器應用技術 課件 知識點：4.3零點電壓及其補償

傳感器應用技術項目四

基于電感式傳感器接近式開關的設計與制作

零點殘余電壓及補償

當兩線圈的阻抗相等，即Z1=Z2時,電橋平衡,輸出電壓為零。由于傳感器阻抗是一個復阻抗，因此為了達到電橋平衡，就要求兩線圈的電阻相等，兩線圈的電感也要相等。實際上這種情況是不能精確達到的，因而在傳感器輸入量為零時，電橋有一個不平衡輸出電壓ΔUo存在，也就是我們現(xiàn)在指的殘余電壓。零點殘余電壓及補償零點殘余電壓及補償此時盡管被測位移為零，而表頭的指示卻并不為零。如果零點殘余電壓的數(shù)值過大，則將使非線性誤差增大。不同檔位的放大倍數(shù)有顯著差別，甚至造成放大器末級趨于飽和，使儀器不能正常工作，甚至不再反映被測量的變化。在儀器的放大倍數(shù)較大時，這點尤應注意。因此零點殘余電壓的大小是判別電感傳感器質(zhì)量的重要指標。零點殘余電壓及補償零點殘余電壓主要由基波分量和高次諧波分量組成。1.產(chǎn)生零點殘余電壓的原因大致有如下兩點：（1）由于兩電感線圈的電氣參數(shù)及導磁體幾何尺寸不完全對稱，在兩電感線圈上的電壓幅值和相位不同，從而形成零點殘余電壓的基波分量。（2）由于傳感器導磁材料磁化曲線的非線性（如鐵磁飽和、磁滯損耗），使激勵電流與磁通波形不一致，從而形成零點殘余電壓的高次諧波分量。

零點殘余電壓及補償2.零點殘余電壓的存在對傳感器的影響：1.使得傳感器輸出特性在零點附近不靈敏，限制了分辨率的提高。2.零點殘余電壓太大，將使線性度變壞，靈敏度下降。3.會使放大器飽和，堵塞有用信號通過，致使儀器不再反映被測量的變化。

零點殘余電壓及補償3.減小電感傳感器零點殘余電壓的措施1）從設計和工藝上保證結(jié)構(gòu)對稱性為保證線圈和磁路的對稱性，首先，要求提高加工精度，線圈選配成對，采用磁路可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。其次，應選高磁導率、低矯頑力、低剩磁感應的導磁材料。并應經(jīng)過熱處理，消除殘余應力，以提高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性。由高次諧波產(chǎn)生的因素可知，磁路工作點應選在磁化曲線的線性段。

零點殘余電壓及補償2）選用合適的測量線路采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動方向，而且把銜鐵在中間位置時，因高次諧波引起的零點殘余電壓消除掉。如圖，采用相敏檢波后銜鐵反行程時的特性曲線由1變到2，從而消除了零點殘余電壓。

u0+x-x210相敏檢波后的輸出特性零點殘余電壓及補償3．采用補償線路補償方法主要有：加串聯(lián)電阻、加串聯(lián)電容、加反饋電阻或反饋電容等。下圖是幾種補償電路的例子。①由于兩個次級線圈感應電壓相位不同，并聯(lián)電容可改變其一的相位，也可將電容C改為電阻，如圖(a)。由于R的分流作用將使流入傳感器線圈的電流發(fā)生變化，從而改變磁化曲線的工作點，減小高次諧波所產(chǎn)生的殘余電壓。圖(b)中串聯(lián)電阻R可以調(diào)整次級線圈的電阻分量。

零點殘余電壓及補償②并聯(lián)電位器W用于電氣調(diào)零，改變兩次級線圈輸出電壓的相位，如圖所示。電容C(0.02μF)可防止調(diào)整電位器時使零點移動。

零點殘余電壓及補償③接入R0(幾百kΩ)或補償線L0(幾百匝