电感式变压器式

1、变压器式电感传感器是把被测量的变化转换为线圈间的互感变化，与变压器的工作原理类似，常称为变压器式传感器。变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电势。由于变压器次级线圈常接成差动形式，故又称为差动变压器。3.2变压器式传感器（互感式电感传感器）一、工作原理 其中4为铁芯；1为一次绕组；2、3为二次绕组当铁芯处于中间平衡位置时，一次绕组与两个二次绕组间的互感M1、M2相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同，输出电动势为零。当铁芯上下移动时，M1、M2不再相同，输出电动势不为零。.二、等效电路U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感；L1、R1为一次绕组的电

2、感和有效电阻；L21、L22为两个二次绕组的电感；R21、R22为两个二次绕组的有效电阻。二次绕组反向串接。 当衔铁移向L21一边，这时互感M1大，M2小，因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。位移越大，差动输出电动势就越大。将衔铁位移变化转换成差动变压器输出电动势的变化。 一次绕组的电流为： 二次绕组的感应动势为：.1111UIRj L.2111Ej M I .2221Ej M I .121211()UEjMMRj L 12122211|()|()MMUERL思考：从输出电压E2如何确定铁芯上移还是下移？差动变压器的输出特性曲线如图所示.E2

3、1、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势，E2为差动输出电动势x表示衔铁偏离中心位置的距离。其中E2的实线表示理想的输出特性，而虚线部分表示实际的输出特性。E0为零点残余电动势，这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的。 零点残余电动势的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标减小措施：1）尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称。2）选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向双可改善输出特性，减小零点残余电动势。3）采用补偿线路减小零点残余电动势。三、测量电路(一)相敏检波电路(

4、U2与U1均为交流电)ABMTextU1i3 / i2U2i4 / i1U2D4U2D3U1D2U1D1 U1为差动变压器输出，U2与U1同频，且U2 U1 。 1）U10时，即差动变压器铁芯于平衡位置。 差动变压器输出的是交流调幅电压，若用交流电压表测量，只能测出位移大小，不能反映移动方向，为了能判别移动方向、消除零点残余电压，常用以下电路。ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_ 设正半周方向如图所示。则D3、D4导通，i3与i4以不同方向流过电表若电路结构对称性足够则流过电表M的电流的平均值为0。 (因U2 U1 ，则U2 、 U2 ”看成电源，

5、 U1 ”看成负载，电流从正极流向负极 ，电表M的内阻为Rg，右图为等效电路。)TextRg+_+_U2U2U1=0D4D3TextTextText负半周时D1、D2导通，i1与i2大小相同、方向相反，故流过电表M的平均值也为0。ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_TextRg+_+_U2U2U1=0D1D2TextTextText 即U10时，差动变压器铁芯于平衡位置，此时流过电表M的电流平均值为0ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_2） U10、U1与U2同相时，正半周U2U1，D3、D4仍然导通，由叠

6、加原理可以看出，i3小于i4，则im方向与i4相同（设为正值）。TextRg+_+_+_U2U2U1D4D3TextTextTexti4i3ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_TextRg+_+_+_U2U2U1D1D2TextTextTexti1i2U1 负半周时D1、D2导通，i1i2，故im方向与i1相同也为正值。 因此若U1与U2同相则最终流过电表M的电流im均从左流向右，其平均值大于0（相对于正方向）。 、U1与U2反相时，即U2为正半周，U1为负半周，此时D3、D4依然导通，但i.3i4，im与i3相同（即为负值）；U2为负半周，U1为正半

7、周，D1、D2导通，但i1i2，故im也为负。 因此若U1与U2相位相反则im的平均值小于0。 由上述可见当U1的相位变化时，电表（即im的均值）能反映其不同的相位，U1与U2同相指针朝一个方向偏转，二者反相，朝相反方向偏转。由于U1是差动变压器的输出电压，当差动变压器的铁芯朝不同的方向移动时，其输出电压U1与U2的相位也不同，故可利用此电路进行判向。 上图中若U1、U2不同相，有一定相差时，im的平均值减少。 ABMTextU1i3 U2i4 U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_ABMTextU1i2U2i1U2D4U2D3U1D2U1D1+_+_+_+_(二)差动整流电路 利用

8、差动原理消除零点残余电压UoUabUdc。当铁芯偏离中间位置时，输出电压极性相反，零点残余电压自动抵消。 12341234bcuifeaduoL1L2LiRR ttt1U2U0U000ttt1U2U0U000t1U0002U0Utt四、应用举例可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。1、微小位移的测量1测端2轴套3测杆4磁芯5线圈6弹簧7导线8屏蔽筒9片簧10防尘罩LVDT位移传感器 LVDT(Linear Variable Differential Transformers ) 线性差动变压器。 LVDT输出标准信号，电路设计采用数字电路原理，输出信号具有很强的抗干扰能力和远传能力，对多点集中巡回检测应用提供很大方便，直接装入伺服、比例控制及计算机系统。作为系统配套的信号反馈元件，作用至关重要，广泛地应用于钢铁、注塑机、机械、压铸机、冲剪机床、木材、纸张加工等领域。 量程：5 mm 线性度：0.6%(5 mm);0.2%(1 mm) 输入电压：5 VRMS (额定) 载波频率：5 kHz(400 Hz-10 kHz) 输入电阻（5 kHz）：500 输出电