8 電感式傳感器(第七章)

1、1 第七章第七章 電感式傳感器電感式傳感器 電感式傳感器是利用線圈自感或互感電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置。的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置。 本章主要介紹自感式傳感器、差動(dòng)變本章主要介紹自感式傳感器、差動(dòng)變壓器、渦流傳感器以及感應(yīng)同步器的結(jié)壓器、渦流傳感器以及感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)、工作原理、測(cè)量電路構(gòu)、工作原理、測(cè)量電路以及它們的應(yīng)以及它們的應(yīng)用。用。2各種電感式傳感器各種電感式傳感器非接觸式位移傳感器測(cè)厚傳感器電 感 粗 糙 度 儀接近式傳感器3 4第一節(jié)第一節(jié) 自感式傳感器自感式傳感器 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)： 將一只將一只380V交流接觸器線圈與交流交流接觸器線圈

2、與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的的36V交流電壓源上，如圖所示。這時(shí)交流電壓源上，如圖所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。按，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。 5電感傳感器的基本工作電感傳感器的基本工作原理原理氣隙變小，電感變大，電流變小氣隙變小，電感變大，電流變小67線圈中線圈中

3、電感量電感量可由下式確定：可由下式確定： WLII根據(jù)根據(jù)磁路歐姆定律磁路歐姆定律：mRIW式中式中, , R Rm m為為磁路總磁阻。磁路總磁阻。 氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。氣隙很小，可以認(rèn)為氣隙中的磁場(chǎng)是均勻的。 若忽略磁路磁損，若忽略磁路磁損， 則磁路總磁阻為則磁路總磁阻為 121122002mllRAAA1、電感傳感器的基本工作、電感傳感器的基本工作原理原理8電感量計(jì)算公式電感量計(jì)算公式 ：下面將分析電感量下面將分析電感量L與氣隙厚度與氣隙厚度 及氣隙的有效截面及氣隙的有效截面積積A之間的關(guān)系，并討論有關(guān)線性度的問(wèn)題。之間的關(guān)系，并討論有關(guān)線性度的問(wèn)題。W：線圈匝數(shù)；：線

4、圈匝數(shù)；A ：氣隙的有效截面積；：氣隙的有效截面積； 0 ：真空磁導(dǎo)率；：真空磁導(dǎo)率； 1 ：鐵芯磁導(dǎo)率；：鐵芯磁導(dǎo)率； ：氣隙厚度。氣隙厚度。 9通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻，鐵芯和銜鐵的磁阻， 即即 222001110022AlAAlA則可寫為則可寫為 002ARm可得可得 20022AWRWLm10 上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感上式表明：當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí)，電感L L僅僅是僅僅是磁路中磁阻磁路中磁阻R Rm m的函數(shù)，改變的函數(shù)，改變或或A A0 0均可導(dǎo)致電感變均可導(dǎo)致電感變化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度化，因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度的

5、的傳感器和變氣隙面積傳感器和變氣隙面積A A0 0的傳感器。的傳感器。 目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。目前使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。 20022AWRWLm11電感電感 輸出特性輸出特性L L與與之間是非線性關(guān)系，之間是非線性關(guān)系， 特性曲線如圖所示。特性曲線如圖所示。20022AWRWLm圖圖2 2 變隙式電壓傳感器的變隙式電壓傳感器的L-L-特性特性12分析：分析：當(dāng)銜鐵處于初始位置時(shí)，當(dāng)銜鐵處于初始位置時(shí)，初始電感量為初始電感量為 020002WAL 當(dāng)銜鐵上移當(dāng)銜鐵上移時(shí)，傳感器氣隙減小時(shí)，傳感器氣隙減小，即即= =0 0， 則此時(shí)輸出電感為則此時(shí)輸出電感為00

6、000201)(2LAWLLL13當(dāng)當(dāng)/ /0 011時(shí)（泰勒級(jí)數(shù)）：時(shí)（泰勒級(jí)數(shù)）： 30200001LLLL可求得電感增量可求得電感增量L L和相對(duì)增量和相對(duì)增量L L/ /L L0 0的表達(dá)式，即的表達(dá)式，即 200002000011LLLL14同理，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)體的初始位置向下移動(dòng)同理，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)體的初始位置向下移動(dòng)時(shí)，有時(shí)，有 3020000302000011LLLL對(duì)表達(dá)式作線性處理，即忽略高次項(xiàng)后，可得對(duì)表達(dá)式作線性處理，即忽略高次項(xiàng)后，可得 00LL15靈敏度為靈敏度為 0001LLK可見(jiàn)：變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及可見(jiàn)：變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性

7、度相矛盾，因此變隙式電感式傳感器適用于測(cè)線性度相矛盾，因此變隙式電感式傳感器適用于測(cè)量微小位移的場(chǎng)合。量微小位移的場(chǎng)合。 16與 n銜鐵上移 u切線斜率變大0K20000011LLK20000011LLKn銜鐵下移銜鐵下移n切線斜率變小切線斜率變小 17與線性度n銜鐵上移：23000LL非線性部分23000LL非線性部分n銜鐵下移：n無(wú)論上移或下移，非線性都將增大。18自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式自感式電感傳感器常見(jiàn)的形式 19差動(dòng)變隙式電感傳感器sUL1L2RoRooU122131鐵 芯 ；2線 圈 ；3銜 鐵為了減小非線性誤差，實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。 20v 差動(dòng)式原理：差

8、動(dòng)式原理： 差動(dòng)變隙式由兩個(gè)相同的線圈差動(dòng)變隙式由兩個(gè)相同的線圈L1L1、L2 L2 和磁路組成。當(dāng)被測(cè)量和磁路組成。當(dāng)被測(cè)量通過(guò)導(dǎo)桿使銜鐵上下位移時(shí)，兩個(gè)回路中磁阻發(fā)生大小相等、通過(guò)導(dǎo)桿使銜鐵上下位移時(shí)，兩個(gè)回路中磁阻發(fā)生大小相等、方向相反的變化，形成差動(dòng)形式。方向相反的變化，形成差動(dòng)形式。21銜鐵上移：兩個(gè)線圈的電感變化量L1、L2分 別 差 動(dòng) 傳 感 器 電 感 的 總 變 化 量L=L1+L2, 具體表達(dá)式 4020002112LLLL對(duì)上式進(jìn)行線性處理, 即忽略高次項(xiàng)得 002LL22靈敏度K0為 0002LLK比較單線圈式和差動(dòng)式： 差動(dòng)式變間隙電感傳感器靈敏度是單線圈式的兩倍。

9、 差動(dòng)式的非線性項(xiàng)(忽略高次項(xiàng))：?jiǎn)尉€圈的非線性項(xiàng)（忽略高次項(xiàng))：由于/01，因此差動(dòng)式的線性度得到明顯改善。 3002/ LL200/ LL23差動(dòng)式電感傳感器的特性差動(dòng)式電感傳感器的特性 從曲線圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器從曲線圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動(dòng)式電感傳感器的兩倍。為非差動(dòng)式電感傳感器的兩倍。 從結(jié)構(gòu)圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器從結(jié)構(gòu)圖可以看出，差動(dòng)式電感傳感器對(duì)外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變對(duì)外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵承受的電磁化等基本上可以互相抵消，銜鐵

10、承受的電磁吸力也較小，從而減小了測(cè)量誤差。吸力也較小，從而減小了測(cè)量誤差。 24差動(dòng)電感傳感器的特點(diǎn)差動(dòng)電感傳感器的特點(diǎn) 注意：靈敏度、注意：靈敏度、 線性度線性度的變化的變化曲線曲線1、2為為L(zhǎng)1、L2 的特性，的特性，3為差動(dòng)特性為差動(dòng)特性 在變隙式差動(dòng)電感傳感在變隙式差動(dòng)電感傳感器中，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)量移動(dòng)器中，當(dāng)銜鐵隨被測(cè)量移動(dòng)而偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)線而偏離中間位置時(shí)，兩個(gè)線圈的電感量一個(gè)增加，一個(gè)圈的電感量一個(gè)增加，一個(gè)減小，形成差動(dòng)形式。減小，形成差動(dòng)形式。 1-1-差動(dòng)線圈差動(dòng)線圈 2-2-鐵心鐵心 3-3-銜鐵銜鐵 4-4-測(cè)桿測(cè)桿 5-5-工件工件 25三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路三、測(cè)量轉(zhuǎn)

11、換電路 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的作用是將電感量的變化測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的作用是將電感量的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，以便用儀表指示轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，以便用儀表指示出來(lái)。出來(lái)。 電感式傳感器的測(cè)量電路有電感式傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、交流電橋式、 變壓器式交流電橋以及諧振式變壓器式交流電橋以及諧振式等。等。 26電感式傳感器的等效電路電感式傳感器的等效電路 從電路角度看，電感式傳感器的線圈并非是純電從電路角度看，電感式傳感器的線圈并非是純電感，該電感由有功分量和無(wú)功分量?jī)刹糠纸M成。有功感，該電感由有功分量和無(wú)功分量?jī)刹糠纸M成。有功分量包括：線圈線繞電阻和渦流損耗電阻及磁滯損耗分量包括：線圈線繞電阻和渦

12、流損耗電阻及磁滯損耗電阻，這些都可折合成為有功電阻，其總電阻可用電阻，這些都可折合成為有功電阻，其總電阻可用R R來(lái)表示；無(wú)功分量包含：線圈的自感來(lái)表示；無(wú)功分量包含：線圈的自感L L, , 繞線間分布繞線間分布電容，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)可視為集中參數(shù)，用電容，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)可視為集中參數(shù)，用C C來(lái)表示。來(lái)表示。27 兩個(gè)橋臂由相同線圈組成，另外兩個(gè)為平衡兩個(gè)橋臂由相同線圈組成，另外兩個(gè)為平衡電阻電阻 等效電路等效電路28142301234ACZ ZZ ZUUZZZZ&10120234000,ccZZjL ZZjLZZR ZRj L R線圈銅阻電壓輸出一個(gè)是與電源同相的分量，另一個(gè)與電源電壓輸出一個(gè)是與電

13、源同相的分量，另一個(gè)與電源相差相差9090度的正交分量，線圈品質(zhì)因素度的正交分量，線圈品質(zhì)因素QQ較高時(shí)可以較高時(shí)可以消除正交分量，輸出可寫為消除正交分量，輸出可寫為：00()2ACUU電橋輸出電壓電橋輸出電壓U0U0與氣隙變量與氣隙變量是非線性的，只有當(dāng)是非線性的，只有當(dāng)QQ值很高時(shí)近似線性關(guān)系。值很高時(shí)近似線性關(guān)系。橋路輸出電壓與橋壓橋路輸出電壓與橋壓U UACAC有關(guān)，與初始?xì)庀队嘘P(guān)，與初始?xì)庀? 0有關(guān)。有關(guān)。29 電橋的兩臂是傳感器線圈電橋的兩臂是傳感器線圈阻抗臂、另外兩個(gè)臂是交流阻抗臂、另外兩個(gè)臂是交流變壓器次級(jí)線圈各占變壓器次級(jí)線圈各占12，交，交流供電。流供電。 橋路輸出電壓為

14、：橋路輸出電壓為：1201121222ZZUUUUZZZZZ&30 當(dāng)銜鐵在中間位置當(dāng)銜鐵在中間位置 Z1=Z2=Z U0=0 當(dāng)銜鐵偏移時(shí)輸出電壓當(dāng)銜鐵偏移時(shí)輸出電壓022UZULUZL&當(dāng)銜鐵偏向另一方向當(dāng)銜鐵偏向另一方向02ULUL &u銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí)，輸出電壓大小相等方銜鐵上下移動(dòng)相同距離時(shí)，輸出電壓大小相等方向相反，向相反， 相差相差180180，但由于是交流電壓，但由于是交流電壓， 輸出指輸出指示無(wú)法判斷位移方向，要判斷銜鐵方向就是判斷信示無(wú)法判斷位移方向，要判斷銜鐵方向就是判斷信號(hào)相位，用相敏檢波。號(hào)相位，用相敏檢波。31 相敏檢波相敏檢波輸出特性曲線輸出特性曲線a）非相

15、敏檢波）非相敏檢波 b）相敏檢波）相敏檢波1理想特性曲線理想特性曲線 2實(shí)際特性曲線實(shí)際特性曲線 32實(shí)測(cè)得到的實(shí)測(cè)得到的 相敏檢波電路相敏檢波電路的特性曲線的特性曲線 通過(guò)調(diào)零通過(guò)調(diào)零電路，可使輸電路，可使輸出曲線平移到出曲線平移到原點(diǎn)。原點(diǎn)。標(biāo)定位移時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線標(biāo)定位移時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線33相敏檢波 34Ua.cUa.c正半周，正半周，A A點(diǎn)為正點(diǎn)為正, B, B負(fù)電壓負(fù)電壓, D1, D1、D4D4阻斷阻斷, D2 , D2 D3D3導(dǎo)通導(dǎo)通. .對(duì)于變氣隙式電感傳感器，在銜鐵在中間位置時(shí)，對(duì)于變氣隙式電感傳感器，在銜鐵在中間位置時(shí)，則有，則有，12,ZZCBDBUU于是于是,

16、,0CDCBDBUUU銜鐵上移：銜鐵上移：12ZZ于是于是, ,CBDBUU0CDU銜鐵下移：銜鐵下移：12ZZ于是于是, ,CBDBUU0CDU35同樣，可以分析得到當(dāng)在輸入電壓的負(fù)半周也存在同樣，可以分析得到當(dāng)在輸入電壓的負(fù)半周也存在上述結(jié)論，即：上述結(jié)論，即：在交流電壓輸入時(shí)，在交流電壓輸入時(shí)，銜鐵上移，有銜鐵上移，有U UCDCD0.0.0.36 37)2/(1LCf輸出頻率：輸出頻率：38foixZUUZ 補(bǔ)充：其他測(cè)量電路補(bǔ)充：其他測(cè)量電路- -放大器放大器得放大器輸出：得放大器輸出：且感抗 Z = jL因此，對(duì)于變氣隙式電感傳感器，因因此，對(duì)于變氣隙式電感傳感器，因0(1)oiU

17、U 001xLL 20022AWRWLm考慮一下變面積式的如考慮一下變面積式的如何連接？何連接？39補(bǔ)充：其他測(cè)量電路補(bǔ)充：其他測(cè)量電路- -差動(dòng)脈寬調(diào)制電路差動(dòng)脈寬調(diào)制電路4041仿形銑床外形仿形銑床外形 仿形機(jī)床仿形機(jī)床采用采用 閉環(huán)工作方式閉環(huán)工作方式仿形頭仿形頭主主軸軸42434445電感式不圓度測(cè)試系統(tǒng)電感式不圓度測(cè)試系統(tǒng)旁向式電感測(cè)微頭旁向式電感測(cè)微頭46不圓度測(cè)量打印不圓度測(cè)量打印4748電感式滾柱直徑電感式滾柱直徑分選裝置分選裝置外形外形落料振動(dòng)臺(tái)落料振動(dòng)臺(tái)滑道滑道11個(gè)分選倉(cāng)位個(gè)分選倉(cāng)位（參考無(wú)錫市通達(dá)滾（參考無(wú)錫市通達(dá)滾子有限公司資料）子有限公司資料）廢料倉(cāng)廢料倉(cāng)49電感式

18、滾柱直徑分選裝置（電感式滾柱直徑分選裝置（機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）汽缸汽缸控制鍵盤控制鍵盤直徑測(cè)微裝置直徑測(cè)微裝置長(zhǎng)度測(cè)微裝置長(zhǎng)度測(cè)微裝置滑道滑道50 把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式差動(dòng)形式連接，連接， 故故稱稱差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器。 差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式：變隙式、變面積式和螺線：變隙式、變面積式和螺線管式等。管式等。在非電量測(cè)量中，在非電量測(cè)量中，

19、應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器，變壓器， 它可以測(cè)量它可以測(cè)量1100mm機(jī)械位移，并具有測(cè)機(jī)械位移，并具有測(cè)量精度高、靈敏度高、量精度高、靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 51一、變隙式差動(dòng)變壓器一、變隙式差動(dòng)變壓器 兩個(gè)初級(jí)繞組的同名端順向串聯(lián)，兩個(gè)初級(jí)繞組的同名端順向串聯(lián)， 而兩個(gè)次級(jí)繞組的同名而兩個(gè)次級(jí)繞組的同名端則反相串聯(lián)。端則反相串聯(lián)。 差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖52 當(dāng)沒(méi)有位移時(shí)，銜鐵當(dāng)沒(méi)有位移時(shí)，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩處于初始平衡位置，它與兩個(gè)鐵芯的間隙有個(gè)鐵芯的間隙有a0=b0=

20、0，則繞組，則繞組W1a和和W2a間的互感間的互感Ma與繞組與繞組W1b和和W2b的互感的互感Mb相等，致使兩個(gè)次級(jí)繞組相等，致使兩個(gè)次級(jí)繞組的互感電勢(shì)相等，即的互感電勢(shì)相等，即e2a=e2b。由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，。由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，因此，差動(dòng)變壓器輸出電壓因此，差動(dòng)變壓器輸出電壓Uo=e2a-e2b=0。 當(dāng)被測(cè)體有位移時(shí)，與被測(cè)體相連的銜鐵的位置當(dāng)被測(cè)體有位移時(shí)，與被測(cè)體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使將發(fā)生相應(yīng)的變化，使ab，互感，互感MaMb，兩，兩次級(jí)繞組的互感電勢(shì)次級(jí)繞組的互感電勢(shì)e2ae2b，輸出電壓，輸出電壓Uo=e2a-e2b0，即差動(dòng)變壓器有電壓輸出，即差動(dòng)變壓器

21、有電壓輸出， 此電壓的大小與極性反映此電壓的大小與極性反映被測(cè)物體位移的大小和方向。被測(cè)物體位移的大小和方向。 .53二、螺線管式差動(dòng)變壓器二、螺線管式差動(dòng)變壓器54差動(dòng)變壓器等效電路差動(dòng)變壓器等效電路 1、差動(dòng)變壓器等效電路、差動(dòng)變壓器等效電路 55 2、 基本特性基本特性 根據(jù)差動(dòng)變壓器等效電路。 當(dāng)次級(jí)開(kāi)路時(shí) 111LjrUI式中：U初級(jí)線圈激勵(lì)電壓； 激勵(lì)電壓U的角頻率； I1初級(jí)線圈激勵(lì)電流； r1、 L1初級(jí)線圈直流電阻和電感。 .56根據(jù)電磁感應(yīng)定律， 次級(jí)繞組中感應(yīng)電勢(shì)的表達(dá)式分別為 122112IMjEIMjEba 由于次級(jí)兩繞組反相串聯(lián)，且考慮到次級(jí)開(kāi)路，則由以上關(guān)系可得

22、112122)(LjrUMMjEEUbao57 上式說(shuō)明，當(dāng)激磁電壓的幅值U和角頻率、 初級(jí)繞組的直流電阻r1及電感L1為定值時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓僅僅是初級(jí)繞組與兩個(gè)次級(jí)繞組之間互感之差的函數(shù)。只要求出互感M1和M2對(duì)活動(dòng)銜鐵位移x的關(guān)系式，可得到螺線管式差動(dòng)變壓器的基本特性表達(dá)式。 58兩個(gè)次級(jí)線圈反相串聯(lián)，并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁兩個(gè)次級(jí)線圈反相串聯(lián)，并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下體磁阻和線圈分布電容的理想條件下, 當(dāng)初級(jí)繞組加當(dāng)初級(jí)繞組加以激勵(lì)電壓以激勵(lì)電壓U時(shí)時(shí), 根據(jù)變壓器的工作原理根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個(gè)次級(jí)在兩個(gè)次級(jí)繞組繞組W2a和和W2b中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電

23、勢(shì)中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E2a和和E2b。 如果工如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí)平衡位置時(shí), 必然會(huì)使兩互感系數(shù)必然會(huì)使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁。根據(jù)電磁感應(yīng)原理感應(yīng)原理, 將有將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級(jí)繞組反相。由于變壓器兩次級(jí)繞組反相串聯(lián)串聯(lián), 因而因而Uo=E2a-E2b=0, 即差動(dòng)變壓器輸出電壓為即差動(dòng)變壓器輸出電壓為零。零。 59差動(dòng)變壓器輸出電壓的特性曲線差動(dòng)變壓器輸出電壓的特性曲線 60 當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí)當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí),由于磁阻的影響，由于磁阻的影響，W2a中磁通將大于中磁通將

24、大于W2b，使，使M1M2，因而，因而E2a增加，增加，而而E2b減小。反之，減小。反之，E2b增加，增加，E2a減小。因?yàn)闇p小。因?yàn)閁o=E2a-E2b，所以當(dāng)，所以當(dāng)E2a、E2b 隨著銜鐵位移隨著銜鐵位移x變化變化時(shí)，時(shí)， Uo也必將隨也必將隨x而變化。而變化。 由圖可以看出，由圖可以看出， 當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差當(dāng)銜鐵位于中心位置時(shí)，差動(dòng)變壓器輸出電壓并不等于零，我們把差動(dòng)變壓動(dòng)變壓器輸出電壓并不等于零，我們把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓，記，記作作Uo，它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過(guò)零，它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過(guò)零點(diǎn)，

25、造成實(shí)際特性與理論特性不完全一致。點(diǎn)，造成實(shí)際特性與理論特性不完全一致。 61零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生產(chǎn)生原因：主要是由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，以及磁性材料的非線性等引起的。零點(diǎn)殘余電壓的波形十分復(fù)雜，主要由基波和高次諧波組成。基波產(chǎn)生的主要原因是： 傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)、幾何尺寸不對(duì)稱， 導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)幅值不等、相位不同，因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置， 兩線圈中感應(yīng)電勢(shì)都不能完全抵消。高次諧波（主要是三次諧波）產(chǎn)生原因：是磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和、磁滯）。零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十毫伏以下，在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)設(shè)法減小Ux，否則將會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果。62為減小零點(diǎn)殘余電壓的影響，一般要用電路進(jìn)行補(bǔ)為減小零點(diǎn)殘余電壓的影響，一般要用電路進(jìn)行補(bǔ)償償, ,電路補(bǔ)償?shù)姆椒ㄝ^多電路補(bǔ)償?shù)姆?/p>