電感式變壓器式

1、變壓器式電感傳感器是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為線圈間的互感變化，與變壓器的工作原理類似，常稱為變壓器式傳感器。變壓器初級(jí)線圈輸入交流電壓，次級(jí)線圈則互感應(yīng)出電勢(shì)。由于變壓器次級(jí)線圈常接成差動(dòng)形式，故又稱為差動(dòng)變壓器。3.2變壓器式傳感器（互感式電感傳感器）一、工作原理 其中4為鐵芯；1為一次繞組；2、3為二次繞組當(dāng)鐵芯處于中間平衡位置時(shí)，一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感M1、M2相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，輸出電動(dòng)勢(shì)為零。當(dāng)鐵芯上下移動(dòng)時(shí)，M1、M2不再相同，輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。.二、等效電路U1為一次繞組激勵(lì)電壓；M1、M2分別為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感；L1、R1為一次繞組的電

2、感和有效電阻；L21、L22為兩個(gè)二次繞組的電感；R21、R22為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。二次繞組反向串接。 當(dāng)銜鐵移向L21一邊，這時(shí)互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。位移越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。將銜鐵位移變化轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)的變化。 一次繞組的電流為： 二次繞組的感應(yīng)動(dòng)勢(shì)為：.1111UIRj L.2111Ej M I .2221Ej M I .121211()UEjMMRj L 12122211|()|()MMUERL思考：從輸出電壓E2如何確定鐵芯上移還是下移？差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如圖所示.E2

3、1、E22分別為兩個(gè)二次繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E2為差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)x表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實(shí)線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的輸出特性。E0為零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)，這是由于差動(dòng)變壓器制作上的不對(duì)稱以及鐵心位置等因素所造成的。 零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)的存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測(cè)量帶來(lái)誤差，此值的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)減小措施：1）盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對(duì)稱。2）選用合適的測(cè)量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動(dòng)方向雙可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。3）采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。三、測(cè)量電路(一)相敏檢波電路(

4、U2與U1均為交流電)ABMTextU1i3 / i2U2i4 / i1U2D4U2D3U1D2U1D1 U1為差動(dòng)變壓器輸出，U2與U1同頻，且U2 U1 。 1）U10時(shí)，即差動(dòng)變壓器鐵芯于平衡位置。 差動(dòng)變壓器輸出的是交流調(diào)幅電壓，若用交流電壓表測(cè)量，只能測(cè)出位移大小，不能反映移動(dòng)方向，為了能判別移動(dòng)方向、消除零點(diǎn)殘余電壓，常用以下電路。ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_ 設(shè)正半周方向如圖所示。則D3、D4導(dǎo)通，i3與i4以不同方向流過(guò)電表若電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱性足夠則流過(guò)電表M的電流的平均值為0。 (因U2 U1 ，則U2 、 U2 ”看成電源，

5、 U1 ”看成負(fù)載，電流從正極流向負(fù)極 ，電表M的內(nèi)阻為Rg，右圖為等效電路。)TextRg+_+_U2U2U1=0D4D3TextTextText負(fù)半周時(shí)D1、D2導(dǎo)通，i1與i2大小相同、方向相反，故流過(guò)電表M的平均值也為0。ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_TextRg+_+_U2U2U1=0D1D2TextTextText 即U10時(shí)，差動(dòng)變壓器鐵芯于平衡位置，此時(shí)流過(guò)電表M的電流平均值為0ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_2） U10、U1與U2同相時(shí)，正半周U2U1，D3、D4仍然導(dǎo)通，由疊

6、加原理可以看出，i3小于i4，則im方向與i4相同（設(shè)為正值）。TextRg+_+_+_U2U2U1D4D3TextTextTexti4i3ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_TextRg+_+_+_U2U2U1D1D2TextTextTexti1i2U1 負(fù)半周時(shí)D1、D2導(dǎo)通，i1i2，故im方向與i1相同也為正值。 因此若U1與U2同相則最終流過(guò)電表M的電流im均從左流向右，其平均值大于0（相對(duì)于正方向）。 、U1與U2反相時(shí)，即U2為正半周，U1為負(fù)半周，此時(shí)D3、D4依然導(dǎo)通，但i.3i4，im與i3相同（即為負(fù)值）；U2為負(fù)半周，U1為正半

7、周，D1、D2導(dǎo)通，但i1i2，故im也為負(fù)。 因此若U1與U2相位相反則im的平均值小于0。 由上述可見(jiàn)當(dāng)U1的相位變化時(shí)，電表（即im的均值）能反映其不同的相位，U1與U2同相指針朝一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，二者反相，朝相反方向偏轉(zhuǎn)。由于U1是差動(dòng)變壓器的輸出電壓，當(dāng)差動(dòng)變壓器的鐵芯朝不同的方向移動(dòng)時(shí)，其輸出電壓U1與U2的相位也不同，故可利用此電路進(jìn)行判向。 上圖中若U1、U2不同相，有一定相差時(shí)，im的平均值減少。 ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_(二)差動(dòng)整流電路 利用

8、差動(dòng)原理消除零點(diǎn)殘余電壓UoUabUdc。當(dāng)鐵芯偏離中間位置時(shí)，輸出電壓極性相反，零點(diǎn)殘余電壓自動(dòng)抵消。 12341234bcuifeaduoL1L2LiRR ttt1U2U0U000ttt1U2U0U000t1U0002U0Utt四、應(yīng)用舉例可直接用于位移測(cè)量，也可以測(cè)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。1、微小位移的測(cè)量1測(cè)端2軸套3測(cè)桿4磁芯5線圈6彈簧7導(dǎo)線8屏蔽筒9片簧10防塵罩LVDT位移傳感器 LVDT(Linear Variable Differential Transformers ) 線性差動(dòng)變壓器。 LVDT輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，電路設(shè)計(jì)采用數(shù)字電路原理，輸出信號(hào)具有很強(qiáng)的抗干擾能力和遠(yuǎn)傳能力，對(duì)多點(diǎn)集中巡回檢測(cè)應(yīng)用提供很大方便，直接裝入伺服、比例控制及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。作為系統(tǒng)配套的信號(hào)反饋元件，作用至關(guān)重要，廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、注塑機(jī)、機(jī)械、壓鑄機(jī)、沖剪機(jī)床、木材、紙張加工等領(lǐng)域。 量程：5 mm 線性度：0.6%(5 mm);0.2%(1 mm) 輸入電壓：5 VRMS (額定) 載波頻率：5 kHz(400 Hz-10 kHz) 輸入電阻（5 kHz）：500 輸出電阻