差動變壓式傳感器及其應(yīng)用演示文稿

差動變壓式傳感器及其應(yīng)用演示文稿目前一頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點1.1差動變壓式傳感器分類按結(jié)構(gòu)來分可以分為：變隙式差動變壓器螺線管式差動變壓器目前二頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點1.2.1變隙式差動變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈、線圈框架組成。W1a及W1b為初級繞組，W2a及W2b為次級繞組，C為銜鐵。為反映差值互感，將兩個初級繞組的同名端順向串聯(lián)，并施加交流電壓U1兩個次級繞組的同名端反向串聯(lián)，同時測量串聯(lián)后的合成電勢U2。1.工作原理3.2差動變壓器目前三頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點當(dāng)沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙有δa0=δb0=δ0。則繞組W1a和W2a間的互感Ma與繞組W1b和W2b的互感Mb相等，致使兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞組反相串聯(lián)，差動變壓器輸出電壓：U2=e2a-e2b=0。3.2差動變壓器1.2.1變隙式差動變壓器目前四頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點在實際應(yīng)用中當(dāng)被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，兩次級繞組的互感電勢e2a≠e2b，輸出電壓U2=e2a-e2b≠0，即差動變壓器有電壓輸出，此電壓的大小與極性將反映被測體位移的大小和方向。3.2差動變壓器1.2.1變隙式差動變壓器目前五頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點1.2.1變隙式差動變壓器2.輸出特性在忽略鐵耗（即渦流與磁滯損耗忽略不計）、漏感以及變壓器次級開路（或負(fù)載阻抗足夠大）的條件下等效電路。

r1a與L1a,r1b與L1b,r2a與L2a,r2b與L2b，分別為W1a,W1b,W2a,W2b繞組的電阻與電感。3.2差動變壓器目前六頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點當(dāng)r1a<<ωL1a，r1b<<ωL1b時，如果不考慮鐵芯與銜鐵中的磁阻影響，得變隙式差動變壓器輸出電壓U2的表達(dá)式，即分析：當(dāng)銜鐵處于初始平衡位置時，因δa=δb=δ0，則U2=0。如果被測體帶動銜鐵移動，例如向上移動Δδ（假設(shè)向上移動為正）時，則有δa=δ0-Δδ，δb=δ0+Δδ，代入上式可得3.2.1變隙式差動變壓器1.2.1變隙式差動變壓器3.2差動變壓器目前七頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.1變隙式差動變壓器上式表明：變壓器輸出電壓與銜鐵位移量Δδ/δ0成正比?！埃碧柕囊饬x:當(dāng)銜鐵向上移動時，Δδ/δ0定義為正，變壓器輸出電壓與輸入電壓Ui反相（相位差180°）；當(dāng)銜鐵向下移動時，Δδ/δ0則為-|Δδ/δ0|，表明Uo與Ui同相。1.2.1變隙式差動變壓器3.2差動變壓器變隙式差動變壓器靈敏度K的表達(dá)式為目前八頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.1變隙式差動變壓器提高靈敏度的方法:適當(dāng)提高電源的幅值可以提高靈敏度K值增加W2/W1的比值減小δ0都能使靈敏度K值提高。1.2.1變隙式差動變壓器3.2差動變壓器目前九頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.1變隙式差動變壓器變隙式差動變壓器輸出電壓U2與位移Δδ的關(guān)系曲線。零點殘余電壓：差動變壓器可動銜鐵處在中間位置時，理想條件下ΔU0=0；而實際ΔU0為幾mV到幾十mV。（嚴(yán)格對稱）1.2.1變隙式差動變壓器3.2差動變壓器目前十頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點1.2.1變隙式差動變壓器1.2.2螺線管式差動變壓器1.2.3差動變壓器應(yīng)用3.2差動變壓器1.2.2螺線管式差動變壓器3.2差動變壓器目前十一頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器1.工作原理1.2.2螺線管式差動變壓器目前十二頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器1.工作原理兩個次級線圈反相串聯(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,其等效電路。1.2.2螺線管式差動變壓器3.2差動變壓器目前十三頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器1.工作原理當(dāng)初級繞組加以激勵電壓U時,根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個次級繞組W2a和W2b中便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢E2a和E2b如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱,則當(dāng)活動銜鐵處于初始平衡位置時,必然會使兩互感M1=M2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級繞組反相串聯(lián),因而Uo=E2a-E2b=0，即差動變壓器輸出電壓為零。3.2差動變壓器目前十四頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器當(dāng)活動銜鐵向上移動時,由于磁阻的影響，W2a中磁通將大于W2b，使M1>M2，因而E2a增加，而E2b減小。反之，E2b增加，E2a減小。因為Uo=E2a-E2b，所以當(dāng)E2a、E2b

隨著銜鐵位移x變化時，Uo也必將隨x而變化。1.2.2螺線管式差動變壓器3.2差動變壓器目前十五頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器當(dāng)銜鐵位于中心位置時，差動變壓器輸出電壓不等于零。把差動變壓器在零位移時的輸出電壓稱為零點殘余電壓，記作ΔUo，它的存在使傳感器的輸出特性不經(jīng)過零點，造成實際特性與理論特性不完全一致。1.2.2螺線管式差動變壓器3.2差動變壓器目前十六頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.2螺線管式差動變壓器零點殘余電壓產(chǎn)生的主要原因：由傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱以及磁性材料的非線性等引起的。1.2.2螺線管式差動變壓器3.2差動變壓器目前十七頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點1.2.1變隙式差動變壓器1.2.2螺線管式差動變壓器1.2.3差動變壓器應(yīng)用3.2差動變壓器1.2差動變壓器目前十八頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點3.2.3差動變壓器應(yīng)用可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量，如振動、加速度、應(yīng)變、比重、張力和厚度等。測量時，將懸臂梁底座及差動變壓器的線圈骨架固定，而將銜鐵的A端與被測振動體相連，此時傳感器作為加速度測量中的慣性元件，它的位移與被測加速度成正比，使加速度測量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y量。當(dāng)被測體帶動銜鐵以Δx(t)振動時，導(dǎo)致差動變壓器的輸出