差動(dòng)變壓器及應(yīng)用

1、差動(dòng)變壓器及其應(yīng)用一、差動(dòng)變壓器簡(jiǎn)介(摘自日刊傳感器技術(shù)1986年5月專(zhuān)號(hào))差動(dòng)變壓器是一種將機(jī)械位移變換成電信號(hào)的電磁感應(yīng)式位移傳感器。它主要是靠圓筒線 圈內(nèi)的可動(dòng)鐵芯的位移，在圓筒線圈的輸入線圈和輸出線圈之間建立起相互感應(yīng)關(guān)系，可動(dòng)鐵 芯的位移可以通過(guò)測(cè)定與其成正比的輸出線圈的感應(yīng)電壓來(lái)獲得。1、差動(dòng)變壓器的特點(diǎn)(1) 線性范圍的種類(lèi)很多，容易根據(jù)用途進(jìn)行選擇，通常在土2mm土 200mm級(jí)之間有 10個(gè)左右類(lèi)型的品種。(2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以耐振性和耐沖擊性都很強(qiáng)。(3) 不磨損，不變質(zhì)，耐久性優(yōu)良。(4) 輸出電壓對(duì)鐵心的位移有精確的比例，即直線性好。一般這種傳感器中全行程偏差小 于1%

2、,在高檔品可以保證在土 %。(5) 因?yàn)殪`敏度高，可以獲得大的輸出電壓，不要求外圍電路高級(jí)化也能檢測(cè)到微小的位 移。(6) 因?yàn)檩敵鲎兓交?，故能進(jìn)行高分辨率的檢測(cè)。(7) 零點(diǎn)穩(wěn)定，以其作為測(cè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)維持精度有好處。(8) 能夠得到從500Hz到100Hz的高的響應(yīng)速度。2、差動(dòng)變壓器原理差動(dòng)變壓器的構(gòu)造原理如圖 1-1所示，由圓筒形線圈和與其完全分離的鐵芯構(gòu)成。典型的差動(dòng)變壓器的圓筒線圈有三只，各是總長(zhǎng)度的三分之一，中間是一次線圈，兩側(cè)是二次線圈。加 入圓筒線圈中的鐵芯用來(lái)在線圈中鏈接磁力線而構(gòu)成磁路。當(dāng)在中間的一次線圈加上交流電壓時(shí)(即激磁)，由于與兩端線圈的互感就產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)(這一

3、點(diǎn)與普通變壓器相同)。因?yàn)槎尉€圈彼此極性相反地串聯(lián)，兩個(gè)二次線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位相反，將其相加的 結(jié)果，在輸出端產(chǎn)生二者的電位差。相對(duì)于線圈長(zhǎng)度方向的中心處，兩個(gè)二次線圈的感應(yīng)電壓 大小相等方向相反，因而輸出為零。這個(gè)位置被稱(chēng)為差動(dòng)變壓器的機(jī)械零點(diǎn)(或簡(jiǎn)稱(chēng)為零點(diǎn))。當(dāng)鐵芯從零點(diǎn)相某一方向改變位置時(shí)，位移方向的二次線圈的電壓就增大，另一個(gè)二次線圈的 電壓則減小。產(chǎn)品設(shè)計(jì)保證產(chǎn)生的電位差與鐵芯的位移成正比。當(dāng)鐵芯從零點(diǎn)向與剛才相反的方向移動(dòng)時(shí)，就會(huì)同樣產(chǎn)生成正比的電壓，但是相位與剛才的情況相差180 。相對(duì)于鐵芯位移的二次線圈電壓和輸出電壓差的關(guān)系示于圖1-2。電壓差和鐵芯位移成正比的范圍稱(chēng)為

4、直線范圍，其比例性稱(chēng)為線性，是差動(dòng)變壓器最重要 的一項(xiàng)指標(biāo)。P+ X圖1-1差動(dòng)變壓器構(gòu)造原理X圖1-2差動(dòng)變壓器鐵芯位移一輸出關(guān)系3、種類(lèi)差動(dòng)變壓器分類(lèi)的依據(jù)有如下幾種：（1）根據(jù)輸入到一次線圈的電壓（激磁類(lèi)型） 商用電源型，適用于 5060Hz,電源激磁的實(shí)用測(cè)量?jī)x器; 振蕩電源型，是由15KHz的振蕩電路激磁的方式，適用于要求一定精度和響應(yīng)特性的應(yīng)用測(cè)量?jī)x表； 直流電源型，在差動(dòng)變壓器的線圈部分安裝半導(dǎo)體器件構(gòu)成線圈內(nèi)部的激磁振蕩電路和二次輸出檢波電路，是輸入和輸出皆為直流的差動(dòng)變壓器，叫做DCDT。（2）根據(jù)鐵芯的位移 1 范圍（位移類(lèi)型） ： 微小位移型，從結(jié)構(gòu)上考慮了怎樣用于計(jì)測(cè)0

5、.5mm以下的微小位移； 一般位移型，大約以 100mm以下的位移為計(jì)測(cè)對(duì)象； 長(zhǎng)行程型，以 120 400mm 級(jí)的長(zhǎng)行程的測(cè)量為對(duì)象。（3）根據(jù)使用環(huán)境（環(huán)境類(lèi)型） ： 標(biāo)準(zhǔn)型，在溫度為-30+90C，濕度為80%左右的通常環(huán)境中使用； 耐環(huán)境型，用于高溫、高濕、防水和耐放射性等環(huán)境的傳感器。4、外觀和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的差動(dòng)變壓器由圓筒形的線圈和棒狀的鐵芯構(gòu)成，在實(shí)際使用中也有裝上導(dǎo)座和彈簧的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖 1 -3 （略）。特性和規(guī)格將差動(dòng)變壓器作為位置傳感器時(shí)，選擇的規(guī)格項(xiàng)目如下： 激磁電源（頻率、電壓、波形等） ； 結(jié)構(gòu)（是否需要導(dǎo)座和彈簧） ； 線性范圍（通常為 1%，高檔品為 %）； 靈敏度

6、（對(duì)應(yīng)鐵芯位移 1mm 的輸出）； 阻抗（輸入端、輸出端阻抗） ； 連接條件（電纜、插座、輸入電路等） ； 裝配方法（與被測(cè)對(duì)象的連接方法等） ； 環(huán)境條件（溫度、濕度、灰塵、防水性、防銹條件等） 。5、應(yīng)用因?yàn)椴顒?dòng)變壓器作為位移傳感器的優(yōu)良特性，幾乎在一切工業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，下面介紹 幾個(gè)具體例子。（ 1 ）鋼鐵工業(yè)： 高爐的爐頂水平檢測(cè)、連續(xù)鑄造軋輥間隙、砂型振動(dòng)、凸度等檢測(cè)，鐵 水包、中間包等滑動(dòng)水口的位置檢測(cè)等。（2）重型電機(jī)工業(yè)：蒸汽透平的主閥、旁通閥的閥升程檢測(cè)，升降機(jī)的姿勢(shì)監(jiān)控等。（3）工程機(jī)械工業(yè)：數(shù)控機(jī)床模擬檢測(cè)用的測(cè)量頭。（4）陶瓷工業(yè)：耐火材料的熱膨脹檢測(cè)，模板玻璃的形狀

7、檢測(cè)。（5）船舶、車(chē)輛工業(yè)：柴油機(jī)的燃料分類(lèi)位置檢測(cè)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的動(dòng)態(tài)特性 檢測(cè)，輪胎、車(chē)輪的偏心量檢測(cè)。（6）測(cè)重機(jī)工業(yè)：自動(dòng)計(jì)量袋裝重量的裝置，瀝青送料裝置計(jì)重機(jī)。（7）計(jì)測(cè)儀器、試驗(yàn)機(jī)工業(yè)：用于金屬材料和塑料等牽引試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)，流量計(jì)、液面 計(jì)的信號(hào)變換部分，土木建筑構(gòu)件的機(jī)械試驗(yàn)。（8）一般工業(yè)：組裝軸承的隔片選片機(jī)，沖壓時(shí)的動(dòng)作偏差檢測(cè)，工件的尺寸和形狀偏差 檢測(cè)等。、差動(dòng)變壓器（摘自非電量電測(cè)技術(shù) ）此處僅列出提綱，深入研究請(qǐng)查看原文。1、工作原理與結(jié)構(gòu) 差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)分為變隙式和螺線管式兩種，變隙式差動(dòng)變壓器由于行程很小，結(jié)構(gòu)也 較復(fù)雜，因此目前已很少采用，而大多

8、數(shù)采用螺管式。螺管式差動(dòng)變壓器的基本元件有銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈框架等。初級(jí)線圈作為 激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈反相串聯(lián)而成， 形成變壓器的副邊。根據(jù)初、次級(jí)排列形式不同有二節(jié)式、三節(jié)式和多節(jié)式。三節(jié)式的零點(diǎn)電 位較小，二節(jié)式比三節(jié)式靈敏度高、線性范圍大，四節(jié)式和五節(jié)式都是為了改善傳感器線性而 作的努力。差動(dòng)變壓器的工作原理可以用變壓器原理來(lái)解釋?zhuān)煌幨牵阂话阕儔浩魇情]合磁路， 而差動(dòng)變壓器是開(kāi)磁路；一般變壓器原、副邊的互感是常數(shù)，而差動(dòng)變壓器原、副邊之間的互 感隨銜鐵移動(dòng)而變化。差動(dòng)變壓器工作正是建立在互感變化的基礎(chǔ)上。2、線性度與靈敏

9、度（1）線性度。差動(dòng)變壓器的線性范圍受到螺管線圈軸向磁場(chǎng)不均勻的影響?？亢侠淼脑O(shè)計(jì) 保證所要求的線性范圍和線性度。（2）靈敏度。差動(dòng)變壓器的靈敏度是指銜鐵移動(dòng)單位位移時(shí)所產(chǎn)生的輸出電勢(shì)的變化，可 用 mV/mm 來(lái)表示；在實(shí)用中考慮到激勵(lì)電壓的影響，還常用 mV/mm/V 來(lái)表示，即銜鐵單位位 移所產(chǎn)生的電勢(shì)變化除以激勵(lì)電壓值。差動(dòng)變壓器靈敏度的高低與初級(jí)電壓、次級(jí)繞組匝數(shù)和激勵(lì)電壓的頻率有關(guān)： 與次級(jí)匝數(shù)的關(guān)系 次級(jí)匝數(shù)增加，靈敏度增加，二者呈線性關(guān)系。但是次級(jí)匝數(shù)不能無(wú)限制增加，因?yàn)?差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓也隨之變大。 初級(jí)電壓 靈敏度與初級(jí)電壓成正比關(guān)系，但初級(jí)電壓也不能過(guò)大，過(guò)大時(shí)會(huì)使

10、差動(dòng)變壓器線圈 發(fā)熱而引起輸出信號(hào)漂移，一般采用38V。 激勵(lì)電源頻率 在頻率很低時(shí)，靈敏度隨頻率增加而增加；當(dāng)頻率升高，線圈的感抗大大高于其電阻，由于高頻時(shí)導(dǎo)線的時(shí)，靈敏度與頻率無(wú)關(guān)；當(dāng)頻率超過(guò)某一數(shù)值時(shí)（該值因銜鐵材料而不同）集膚效應(yīng)使導(dǎo)線有效電阻增加，銜鐵的渦流損耗及磁滯損耗增加，使輸出下降。圖2-1是某種導(dǎo)磁材料輸入頻率與靈敏度的關(guān)系，可供選擇激勵(lì)頻率時(shí)參考。圖2-1差動(dòng)變壓器的激磁頻率與靈敏度的關(guān)系3、產(chǎn)生誤差的原因誤差是指?jìng)鞲衅鞯膶?shí)際特性與理想特性之間的偏差，這里主要分析傳感器本身所固有的系 統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，不涉及測(cè)量方法上的誤差。（1）激勵(lì)電源的幅值和頻率影響激勵(lì)電源電壓幅值的

11、波動(dòng)會(huì)使線圈激勵(lì)磁場(chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生變化而直接影響輸出電勢(shì)。頻 率的波動(dòng)影響不大。（2）溫度變化的影響環(huán)境溫度的變化會(huì)引起線圈及導(dǎo)磁體磁導(dǎo)率的變化，使線圈磁場(chǎng)發(fā)生變化而產(chǎn)生溫度漂移。當(dāng)線圈品質(zhì)因數(shù)較低時(shí)，這種影響更為嚴(yán)重。采用恒流源激勵(lì)比恒壓源有利，適當(dāng)提高 線圈的品質(zhì)因數(shù)并采用差動(dòng)電橋可以減少溫度的影響。（3）零點(diǎn)殘余電壓當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想的情況輸出電壓應(yīng)為零。但實(shí)際上在使用電橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)時(shí)總有一個(gè)微小的電壓值（從零點(diǎn)幾毫伏到數(shù)十毫伏）存在，這個(gè)電壓稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。圖2-2是擴(kuò)大了的表示零點(diǎn)殘余電壓的輸出特性。虛線為理想特性，實(shí)線表示實(shí)際特性。零點(diǎn)殘余電壓的存在會(huì)造成零

12、點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)。零點(diǎn)殘余電壓的波形十分復(fù)雜，并且不規(guī)則。經(jīng)分析它包含了基波同相成分、基波正交成分，還有二次和三次諧波以及幅值較小的電磁干擾波等。零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因如下:圖2-2差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓圖2-3采用相敏檢波后的輸出特性 基波分量由于差動(dòng)變壓器兩只次級(jí)繞組的繞制在工藝上不可能完全一致，因此它的等效電路參數(shù)（互感、自感和損耗電阻等）不可能完全相等，從而使兩個(gè)感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值不等。 初級(jí)線圈中銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻，線圈匝間電容的存在，亦使激磁電流 與所產(chǎn)生的磁通不同相。上述因素使得兩個(gè)次級(jí)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)不僅數(shù)值不等，相位也存在誤差。相位的不同所 產(chǎn)生的零點(diǎn)殘余電壓

13、無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)銜鐵位移來(lái)消除。 高次諧波高次諧波分量主要由導(dǎo)磁材料的磁化曲線的非線性引起。由于磁滯損耗和磁飽和的影響，使得激勵(lì)電流與磁通波形不一致，導(dǎo)致產(chǎn)生非正弦波 （主要是三次諧波磁通）從而在次級(jí)繞組感應(yīng)出非正弦波的電勢(shì)。消除零點(diǎn)殘余電壓的一般方法： 從設(shè)計(jì)和工藝上盡量保證線圈和磁路對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)上可采用磁路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；在選取磁路 工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)保證磁場(chǎng)不工作在磁化曲線飽和區(qū)域。 選用合適的測(cè)量線路。采用相敏檢波電路不僅可以鑒別銜鐵移動(dòng)方向，而且可以把銜鐵在中間位置時(shí)的高次諧波零點(diǎn)殘余電壓消除很多。如圖2-3所示，采用相敏檢波后銜鐵反行程時(shí)的特性曲線由1變成2,從而消除了零點(diǎn)殘余電壓。 采用補(bǔ)償線路。

14、在差動(dòng)變壓器應(yīng)用中，為了消除零點(diǎn)殘余電壓而采用的電路形式很多， 歸納起來(lái)大致有如下幾種：力伸連電阻以消除基波同相成分；一般串連電阻的阻值很小，為5Q,用康銅絲繞制。 加并聯(lián)電阻以消除基波正交成分，但它對(duì)基波同相成分有影響；并聯(lián)電阻的阻值為數(shù) 十到數(shù)百千歐。100500pf范圍內(nèi)。 并聯(lián)電容，改變相移，補(bǔ)償高次諧波分量；并聯(lián)電容的數(shù)值在 加反饋繞組和反饋電容補(bǔ)償基波及高次諧波分量。實(shí)際上這些數(shù)值通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定；在搞通差動(dòng)變壓器的工作原理和零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)上，上述方法可以變通和組合，也有可能設(shè)計(jì)出新的補(bǔ)償電路。圖2-4給出一些補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓的線路原理圖，供參考。圖2-4 差動(dòng)變壓器零點(diǎn)

15、殘余電壓補(bǔ)償電路4、測(cè)量電路（1）差動(dòng)直流輸出電路差動(dòng)變壓器的輸出電壓是交流信號(hào)，其幅值與銜鐵位移成正比。如果用交流電壓表測(cè)量其 輸出值只能反映銜鐵位移的大小，不能反映位移的方向。其次，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn) 殘余電壓，即使采用各種補(bǔ)償方法，也只能減小而不能完全消除。所以在工程實(shí)踐中常用的是 直流輸出電路，既能反映銜鐵位移方向，又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓。直流輸出電路有兩種形式：一種是差動(dòng)相敏檢波電路，另一種是差動(dòng)整流電路。差動(dòng)整流電路如圖2-5所示，這種電路比較簡(jiǎn)單， 不需要比較電壓繞組， 不需要考慮相位調(diào)整和零點(diǎn)殘余電壓的影響，對(duì)感應(yīng)和分布電容影響亦可不予考慮。另外，由于整流部分在差動(dòng) 輸出

16、一側(cè)，兩條直流輸送線連接方便，可以遠(yuǎn)距離輸送，應(yīng)用比較廣泛。c）全波電壓輸出d）半波電壓輸出差動(dòng)相敏檢波電路有很多種形式，圖2-6給出兩個(gè)例子，一種是全波電路，一種是半波電路。相敏檢波電路要求比較電壓和差動(dòng)變壓器次級(jí)輸出電壓頻率相同，相位相同或相反。為了保證 這一點(diǎn)，通常在電路中接入移相電路。另外，要求比較電壓幅值應(yīng)盡可能大，（因?yàn)楸容^電壓在檢波電路中是起開(kāi)關(guān)作用，若小于信號(hào)電壓則不能使開(kāi)關(guān)打通），一般應(yīng)為信號(hào)電壓的 35倍。圖中Rw是電橋調(diào)零電位器。 對(duì)于測(cè)量小位移的情況， 由于輸出信號(hào)小，電路中還要接輸入放大 器。圖2-6差動(dòng)相敏檢波電路a）全波檢波b ）半波檢波（2）直流差動(dòng)變壓器線路直

17、流差動(dòng)變壓器工作原理與上面所述普通差動(dòng)變壓器完全相同，差別僅在于儀器所用的電源是直流電源（干電池、蓄電池等）。直流差動(dòng)變壓器原理圖如圖2-7所示，由直流電源、多諧振蕩器、差動(dòng)整流電路和濾波器等組成。圖2-7直流差動(dòng)變壓器線路原理圖多諧振蕩器提供差動(dòng)變壓器高頻激勵(lì)電源，可以是方波、三角波或正弦波。直流差動(dòng)變壓 器- -般用于下列場(chǎng)合： 測(cè)量點(diǎn)與控制室相距較遠(yuǎn)（大于 100m ）; 同時(shí)使用多個(gè)差動(dòng)變壓器，要求相互之間以及對(duì)其他設(shè)備不產(chǎn)生干擾；需要防爆的場(chǎng)合； 要求便于攜帶，如在野外工作。5、差動(dòng)變壓器應(yīng)用位移測(cè)量是差動(dòng)變壓器最主要的用途。凡是能夠變換成位移的物理量都可以用差動(dòng)變壓器 測(cè)量。注意，

18、一般用差動(dòng)變壓器測(cè)量都是接觸式的，在某些場(chǎng)合會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)（例如 振動(dòng)等），即所謂“負(fù)載效應(yīng)”，這時(shí)須選用其他形式的傳感器，例如電渦流傳感器等。 它可以作為不少精密量?jī)x的主要部件，如制成高精度電感比較儀，配上相應(yīng)的測(cè) 量裝置，能對(duì)零件進(jìn)行多種精密測(cè)量：長(zhǎng)度、內(nèi)徑、外徑、不平行度、不平面度、 不垂直度、振擺、偏心、和橢圓度等。 作為軸承滾動(dòng)體自動(dòng)分選機(jī)的主要測(cè)量部件，可以分選大、小鋼球，大、小圓柱, 大、小圓椎，滾針等。 用來(lái)測(cè)量各種零件的膨脹、伸長(zhǎng)、應(yīng)變、移動(dòng)等。應(yīng)用各類(lèi)傳感器其位移測(cè)量范 圍可從土 3卩m到1000mm以上。 振動(dòng)和加速度測(cè)量。利用差動(dòng)變壓器加上懸臂梁彈性支承可以構(gòu)成測(cè)

19、量振動(dòng)的加 速度計(jì)。 壓力測(cè)量。差動(dòng)變壓器和彈性敏感元件（膜片、膜盒、彈簧管等）相結(jié)合，可以 組成開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的壓力傳感器和閉環(huán)系統(tǒng)的力平衡式壓力計(jì)。三、差動(dòng)變壓器應(yīng)用電路實(shí)例1、MZK-4R磨床自動(dòng)控制裝置本裝置用于自動(dòng)或半自動(dòng)磨床上。在工件磨削過(guò)程中，控制裝置能精確地根據(jù)預(yù)調(diào)量的大 小順次發(fā)出4個(gè)信號(hào)來(lái)控制磨頭的引進(jìn)、粗磨、精磨、光磨和退出等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程的自 動(dòng)測(cè)量與控制。（1）磨床的工作過(guò)程當(dāng)工件裝卡完畢后，測(cè)量裝置先進(jìn)入工件進(jìn)行測(cè)量，如果工件尺寸符合預(yù)調(diào)結(jié)果，控制裝 置就發(fā)出“起始”信號(hào)，磨頭進(jìn)入工件并向加工方向快速進(jìn)給，開(kāi)始粗磨。以內(nèi)磨為例，隨著 砂輪磨削工件尺寸逐漸變小，測(cè)量頭輸

20、出信號(hào)也隨之變小，達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)由觸發(fā)器順次發(fā)出 三個(gè)信號(hào)，即“粗磨結(jié)束”信號(hào)，表示粗磨結(jié)束，使砂輪進(jìn)給速度減小，進(jìn)入精磨；當(dāng)精磨結(jié) 束時(shí)發(fā)出“精磨結(jié)束”信號(hào)，使砂輪停止進(jìn)給，進(jìn)行光磨；最后到達(dá)預(yù)設(shè)尺寸時(shí)發(fā)出“光磨結(jié) 束”信號(hào)，使砂輪和檢測(cè)裝置快速退出。（2）測(cè)量頭（傳感器）工作原理測(cè)量頭采用差動(dòng)變壓器式位移傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖（ a）所示，鐵芯向右移動(dòng)，使繞組 A感 應(yīng)電勢(shì)減小，繞組 B感應(yīng)電勢(shì)增加（反之亦然）。此兩繞組與測(cè)量裝置中的電阻 R1、R2組成橋 路,實(shí)現(xiàn)差動(dòng)輸出，見(jiàn)圖（b ）。37圖差動(dòng)變壓器原理圖初級(jí)線圈由方波發(fā)生器勵(lì)磁，方波頻率為3kHz,電壓有效值為。隨著鐵芯位移量的變化，在

21、電位器Rw的動(dòng)臂與測(cè)量頭次級(jí)公共抽頭（接地）之間產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓變量，此電壓變量經(jīng)放大和相敏整流后即獲得圖的位移一電壓特性曲線。圖差動(dòng)變壓器輸出特性曲線圖中s T段為全部線性范圍，其中 H E段（高精度）為X 1檔指示范圍，K C段（低精 度）為X 10檔指示范圍?！捌鹗肌保?）信號(hào)在DA段發(fā)出，“粗磨結(jié)束” （1）信號(hào)在G B段發(fā) 出，“精磨結(jié)束”信號(hào)（2）在0 F段發(fā)出，“光磨結(jié)束”信號(hào)（3）在0點(diǎn)發(fā)出。（3）電路原理 電路方框圖如圖。“2 ”“1 ”“0 ”“3 ”信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)圖控制裝置電路方框圖 電路原理說(shuō)明裝置由6個(gè)部分組成，測(cè)量部分詳見(jiàn)電路原理圖（） 輸入橋路，兩臂由測(cè)量頭兩

22、個(gè)次級(jí)繞組組成，另兩臂由R84 R85組成，電位器VR1作電氣零點(diǎn)粗調(diào)，VR2作零點(diǎn)微調(diào)，R86用于限制零點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍。為了獲得放大器校正用的基準(zhǔn)電壓， 由方波發(fā)生器取得一個(gè)電壓， 經(jīng)變壓器 TR4、R88、R89 組成另一個(gè)橋路，VR4用來(lái)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓。 放大器，將輸入電路中獲得的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，使之有足夠的幅值完成測(cè)量與控制作用。T15、T17、T18構(gòu)成電壓放大器，增益分別為10、20、20dB左右，T16是緩沖級(jí)，T19、T20構(gòu)成推挽功率放大級(jí)，放大器增的電壓增益約6070dB。為了獲得較高的穩(wěn)定性和線性，各級(jí)都加了較深的負(fù)反饋，其中第一級(jí)負(fù)反饋是可調(diào)的，通過(guò)VR3調(diào)整放大器的總增益

23、。 相敏整流與指示電路，用來(lái)完成整流并鑒別輸入信號(hào)的相位。由D15、D16組成半波整流電路，封鎖電壓為 13V,由方波發(fā)生器提供。整流后的直流緩變信號(hào)一方面用作觸發(fā)器的輸入，另一路用作面板指示。卩表是滿量程150卩A的微安表，用并聯(lián)電阻 R90、R91獲得50卩和500 的滿量程指示。D33用作電壓箝位，以 保護(hù)表頭。 方波發(fā)生器， 用來(lái)產(chǎn)生測(cè)量頭所需的勵(lì)磁電壓和相敏整流所需的封鎖電壓。由 T21、 T22組成高矩形系數(shù)多諧振蕩器電路，起振容易，頻率和幅度穩(wěn)定度高，其振蕩頻率為3。 觸發(fā)器，根據(jù)相敏整流的輸出電壓和預(yù)調(diào)電壓的比較結(jié)果，順次產(chǎn)生四個(gè)不同的控制信號(hào)輸出。 電路采用射極由穩(wěn)壓管耦合的

24、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 溫度漂移小， 回差調(diào)節(jié)方便。 其中 VR5、 VR6、VR7、VR8分別作為面板上“ 0” “ 1 ”、“2”、“3”四個(gè)信號(hào)的調(diào)節(jié)電位器。 電源：一24V,整流濾波后供功率繼電器使用；-15V,由串聯(lián)穩(wěn)壓電路產(chǎn)生，用作各三極管的集電極電壓及觸發(fā)器預(yù)調(diào)用；+ 6V,由并聯(lián)穩(wěn)壓電路產(chǎn)生，供給觸發(fā)器的偏壓和預(yù)調(diào)用。（4）主要技術(shù)指標(biāo) 儀表分度及誤差：高精度（G）檔1卩/分度；滿量程-10+50卩；誤差三卩低精度（D）檔20卩/分度；滿量程-100+500卩；誤差w 30卩控制信號(hào)可調(diào)范圍：“ 0”信號(hào)，350 5001；“1”信號(hào)，30100 1；“ 2”信號(hào)，0301；“ 3”信

25、號(hào)，-10 +101電氣零點(diǎn)可調(diào)范圍：不小于 1001，另有51微調(diào)重復(fù)誤差：不大于11（電網(wǎng)）電壓調(diào)整誤差：不大于31不穩(wěn)定性：時(shí)間漂移不大于10卩/4 小時(shí)；溫度漂移不大于101/10 C2、ZD41B短圓柱磙子分選機(jī)本機(jī)由高精度測(cè)微頭（差動(dòng)變壓器） ，配合晶體管電路組成測(cè)量和邏輯控制裝置，完成自動(dòng) 分選短圓柱軸承磙子的任務(wù)。（ 1 ）主要技術(shù)指標(biāo) 測(cè)量范圍：長(zhǎng)度不大于 15mm直徑515mm 精度： 1卩，2卩，3卩若重新整定倍率和徑向分組電位器，可獲得5卩范圍內(nèi)的任意分組 分組數(shù)： 10 組。過(guò)小， 1 、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8，過(guò)大 速度： 28 個(gè) /分鐘到 65

26、 個(gè) / 分鐘，任意調(diào)節(jié)（ 2 ）工作原理磙柱徑向尺寸的測(cè)量和分類(lèi)是自動(dòng)化的。待測(cè)的磙柱預(yù)先由人工放入盤(pán)形料斗，通過(guò)振動(dòng) 磙柱沿著管道到達(dá)送料位置，然后由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推桿推入測(cè)量部位進(jìn)行徑向測(cè)量。當(dāng)不同尺寸的磙子進(jìn)入測(cè)量部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，差動(dòng)變壓器導(dǎo)桿鐵芯在線圈中位移，從而差 動(dòng)變壓器輸出一個(gè)與磙柱尺寸變化成正比的交流電信號(hào)，這一微小電信號(hào)經(jīng)放大、整流后再由 直流放大器放大，使相應(yīng)的觸發(fā)器動(dòng)作帶動(dòng)執(zhí)行繼電器和電磁鐵，從而開(kāi)啟分類(lèi)組儲(chǔ)料活門(mén)， 使測(cè)量完的不同直徑尺寸的磙柱落到不同的分類(lèi)儲(chǔ)料箱中，完成自動(dòng)測(cè)量和分類(lèi)任務(wù)。這里主要介紹徑向尺寸測(cè)量部分，即差動(dòng)變壓器及其二次電路。磙子測(cè)量部分由差動(dòng)變壓器、

27、 4KHz 振蕩器、衰減器、低頻交流放大器、相敏整流、直流放大器、穩(wěn)壓電源等部分組成， 詳見(jiàn)電路原理圖（ -200A）。 測(cè)微頭（差動(dòng)變壓器） ：利用差動(dòng)變壓器將磙柱直徑尺寸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康淖兓渥儞Q關(guān) 系為：E2 Af （l ）E2是次級(jí)線圈電壓； A是比例常數(shù)；I是磙柱直徑。初級(jí)線圈采用頻率 4KHz,幅值23V的矩形波激磁。因而在次級(jí)線圈中感應(yīng)出u2、u3電壓。將次級(jí)兩線圈的異名端相連作為公共點(diǎn)接地，另外兩端作為差動(dòng)輸出，并與電阻R1、R2及電位器VR構(gòu)成電橋平衡回路。當(dāng)鐵芯位于兩個(gè)次級(jí)線圈中心位置時(shí)，由于兩個(gè)線圈磁阻相等， 電橋處于平衡狀態(tài)，差動(dòng)變壓器輸出E2= 0 （ u2= u3）。靜態(tài)時(shí)由于鐵芯和導(dǎo)桿的自重使鐵芯位 于次級(jí)線圈最下端，因而輸出一個(gè)負(fù)極性電壓；測(cè)量磙柱時(shí)導(dǎo)桿向上位移，帶動(dòng)鐵芯在差動(dòng)線 圈中也同時(shí)向上位移，輸出電壓隨位移大小而變