【图】差动变压器式传感器的工作原理与使用实例

差动变压器式传感器的工作原理

螺线管式差动变压器结构如图4-10，它由初级线圈、两个次级线圈和插人线圈中央的圆往形铁芯等组成。

差动变压器式传感器中两个次级线圈反向串联，并且在忽略铁损、导磁体磁限和线圈分布电容的理想条件下，其等效电路如图4-11，当初级绕组w1加以激励电压亡，时，根据变压器的工作原理，在两个次级绕组W2s和W2b中便会产生感应电势E2a和E2b。如果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时.必然会使两互感系数M1=M2.根据电磁感应原理，将有E2a= E2b。由于变压器两次级绕组反向串联，因而U2=E2a-E2b，即差动变压器输出电压为零。

当活动衔铁向上移动时，由于磁阻的影响,w2a中磁通将大于W2b，使Ml > M2，因而E2a增加，而E2b减小。反之，w2b增加，w2a减小。因为U2=E2a-E2b，所以当E2a、E2b随着衔铁位移x变化时，U2也必将随x变化。图4-12给出了变压器输出电压认与活动衔铁位移x的关系曲线。

实际上，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零，把差动变压器在零位移时的愉出电压称为零点残余电压，记作Ux,它的存在使传感器的输出特性不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等问题引起的。

零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组成。基波的产生主要是传感器的两次级绕组的电器参数，几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同.因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感应电势都不能完全抵消。

高次谐波中起主要作用的是三次谐波，产生的原因是由于磁性材料磁化曲线的非线性(磁饱和、磁滞)。零点残余电压一般在几十毫伏以下，在实际使用时，应设法减小Ux，否则将会影响传感器的测量结果.

差动变压式传感器的应用

差动变压器式传感器可以直接用于位移测量，也可以侧址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。

图4-16所示为差动变压器式加速度传感器的结构示意图。

它由悬臂梁1 和差动变压器2构成。测量时，将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动体相连。当被测体带动衔铁以.r(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。