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互感型差动变压器式电感传感器原理

时间:2015-10-31 16:59来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
互感型电感传感器是利用互感M的变化来反映被测量的变化。这种传感器实质是一个输出电压的变压器。当变压器初级线圈输入稳定交流电压后,次级线圈便产生感应电压输出,该电压随被测量的变化而变化。 差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器,其结构形式

   互感型电感传感器是利用互感M的变化来反映被测量的变化。这种传感器实质是一个输出电压的变压器。当变压器初级线圈输入稳定交流电压后,次级线圈便产生感应电压输出,该电压随被测量的变化而变化。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器,其结构形式有多种,以螺管形应用较为普遍,其结构及工作原理如图1(a)、(b)所示。传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈,当初级线圈输入交流激励电压时,次级线圈将产生感应电动势。由于两个次级线圈极性反接,因此传感器的输出电压为两者之差,即=。活动衔铁能改变线圈之间的耦合程度。输出的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位置居中时,即==0;当活动衔铁向上移时,即>>0;当活动衔铁向下移时,即<<0。活动衔铁的位置往复变化,其输出电压,也随之变化,输出特性如图1(c)所示。

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图1 差动变压器式电感传感器

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    (a)、(b)工作原理 (c)输出特性

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图2 查动相敏检波电路的工作原理

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    值得注意的是:首先,差动变压器式传感器输出的电压是交流电压,如用交流电压表指示,则输出值只能反应铁心位移的大小,而不能反应移动的极性;其次,交流电压输出存在一定的零点残余电压,零点残余电压是由于两个次级线圈的结构不对称,以及初级线圈铜损电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等原因所形成。所以,即使活动衔铁位于中间位置时,输出也不为零。鉴于这些原因,差动变压器的后接电路应采用既能反应铁心位移极性,又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。

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    图2是用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理。当没有信号输入时,铁心处于中间位置,调节电阻R,使零点残余电压减小;当有信号输入时,铁心移上或移下,其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。 本文来自www.eadianqi.com

    差动变压器传感器具有精度高(达0.1um量级),线圈变化范围大(可扩大到±l00mm,视结构而定),结构简单,稳定性好等优点,被广泛应用于直线位移及其它压力、振动等参量的测量。图3是电感测微仪所用的差动型位移传感器的结构图。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图3 螺旋差动型 传感器结构图 本文来自www.eadianqi.com

    对于电容式传感器是依据电容的大小与组成电容的两极板的面积或介质的介电常数成正比,与极板间的距离成反比的原理设计的。位移测试时,通过一定的结构使位移变化引起面积或极板间距离的变化就可以改变电容的大小,反之,检测电容的值也就可以测算出位移的变化。

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