流电路图和工作原理,相敏检波电路图...)

关键词：差动变压器传感器工作原理、电磁差动变压器结构图、差动变压器等效电路图、差动变压器基本特性、差动变压器传感器测量电路、差动整流工作原理、差动整流电路、相敏检测电路图、差动变压器加速度传感器原理图、差动变压器传感器应用差动变压器传感器将测量的非电量变化转换成线圈互感变化的传感器称为互感传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，二次绕组以差动形式连接，故称差动变压器式传感器。差动变压器有多种结构形式，如可变间隙型、可变面积型和螺线管型，但它们的工作原理基本相同。螺线管差动变压器广泛用于非电测量。它能测量1 100毫米范围内的机械位移，具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。差动变压器有多种结构形式，如可变间隙型、可变面积型和螺线管型，但它们的工作原理基本相同。螺线管差动变压器广泛用于非电测量。它能测量1 100毫米范围内的机械位移，具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。一、工作原则螺线管差动变压器的结构如图4 -10所示。它由一个初级线圈#、两个次级线圈和一个插入线圈中心的圆柱形铁芯组成。根据线圈绕组的排列，电磁差动变压器可分为一段、两段、三段、四段和五段，如图4-11所示。单段式灵敏度高，三段式零点残余电压小。通常采用两段式和三段式两种类型。图4-11电磁差动变压器结构图差动变压器传感器中，两个次级线圈反向串联，在忽略铁损、磁化磁阻和线圈分布电容的理想情况下，它们的等效电路如图4-12所示。当初级绕组w1通电时，根据变压器的工作原理，感应电势的总和将在两个次级绕组w2a和w2b中产生。如果变压器结构在技术上保证完全对称，当可移动电枢处于初始平衡位置时，将不可避免地产生两个互感系数M1=M2。根据电磁感应原理，会有。由于变压器的两个次级绕组反向串联，差动变压器的输出电压为零。图4-12差动变压器的等压电路当可移动电枢向上移动时，由于磁阻的影响，w2a中的磁通量将大于w2b，导致M1M2增加和减少。相反，增加和减少。因为，当随着电枢位移x变化时，也会随着x变化。图4-13示出了变压器输出电压和可动电枢位移x之间的关系。事实上，当电枢处于中心位置时，差动变压器的输出电压不等于零。我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零剩余电压，并指出它的存在使传感器的输出特性不为零，导致实际特性和理论特性不完全一致。零剩余电压主要由传感器的两个次级绕组的电参数和几何尺寸的不对称以及磁性材料的非线性引起。零剩余电压波形非常复杂，主要由基波和高次谐波组成。产生基波的主要原因是传感器的两个次级绕组的电参数和几何尺寸不对称，这导致它们产生的感应电势的幅度和相位不同。因此，无论如何调整电枢位置，两个线圈中的感应电势都不能完全抵消。三次谐波在根据电磁感应定律，次级绕组感应电势的表达式分别为：由于次级两个绕组反向串联，并且考虑了次级开路，因此可以从上述关系式获得：(4 - 26)输出电压的有效值为 (4 - 27)以下分析分为三种情况。(1)当活动电枢处于中间位置时M1=M2=MSo=0(2)活动电枢向上移动时的M1=M2=so=2m/R21(L1)21/2，极性相同。当 (3)的可移动电枢向下移动时M1=MM2=因此，具有相同的极性。三、差动变压器传感器测量电路差动变压器的输出是交流电压，如果用交流电压表测量，它只能反映电枢的位移，不能反映运动方向。此外，测量值将包括零残余电压。为了区分运动方向和消除零剩余电压，在实际测量中经常使用差分整流电路和相敏检测电路。1.差分整流器电路该电路分别对差动变压器的两个次级输出电压进行整流，然后将整流后的电压或电流之差作为输出。几种典型的电路形式如图4-14所示。在图中，(a)和(c)适用于交流负载阻抗，(b)和(d)适用于低负载阻抗，电阻r0用于调整零残余电压。参照图4-14(c)，分析了差动整流的工作原理。图4-14差分整流器电路从图4-14(c)的电路结构可以看出，不管两个次级线圈的输出瞬时电压的极性如何，流经电容器C1的电流方向总是从2到4，流经电容器C2的电流方向是从6到8，因此整流器电路的输出电压是U2=U24-U68(4 - 28)当电枢处于零位时，U2=0，因为U24=U68当电枢在零位以上时，U20是由于U24U68然而，当电枢低于零时，u24 0、u2和u0处于相同的频率和相位，当位移x 0时，u2和u0处于相同的频率和相位。当x 0、u2和u0处于相同的频率和相位时。当u2和u0都处于正半周期时，见图4-15(a)。当环形桥中的二极管VD1和vd4断开，VD2和VD3接通时，可以得到图4-15(b)的等效电路。图4-15波形图根据变压器的工作原理，考虑到o和m分别是变压器T1和T2的中心抽头，有u01=u02=(4 - 29)u21=u22=(4 - 30)其中n1#，n2是变压器T1和T2的变压比。使用电路分析的基本方法，可以获得图4-15(b)所示电路的输出电压uL的表达式：类似地，当u2和u0都是负半周期时，二极管VD2和VD3截止，VD1和VD4导通。等效电路如图4-15(c)所示。输出电压uL的表达式与等式(4 -31)中的表达式相同，这表明只要u2和u0的位移x0为正或负，负载RL上获得的电压uL始终为正。当x0、u2和u0同相且频率相同时。使用上述相同的分析方法，不难获得当x0，无论u2和u0是正半周期还是负半周期时，负载电阻器RL两端获得的输出电压ul表达式总是因此，相敏检测电路的输出电压ul的变化规律完全反映了测量位移的变化规律，即ul的值反映了位移x的大小，而uL的极性反映了位移x的方向。四、差动变压器传感器的应用差动变压器传感器可直接用于位移测量，也可测量与位移相关的任何机械量，如振动、加速度、应