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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
電感

互感型差動變壓器式電感傳感器原理

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:75

   互感型電感傳感器是利用互感M的變化來反映被測量的變化。這種傳感器實質(zhì)是一個輸出電壓的變壓器。當(dāng)變壓器初級線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后,次級線圈便產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出,該電壓隨被測量的變化而變化。

    差動變壓器式電感傳感器是常用的互感型傳感器,其結(jié)構(gòu)形式有多種,以螺管形應(yīng)用較為普遍,其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1(a)、(b)所示。傳感器主要由線圈、鐵心和活動銜鐵三個部分組成。線圈包括一個初級線圈和兩個反接的次級線圈,當(dāng)初級線圈輸入交流激勵電壓時,次級線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于兩個次級線圈極性反接,因此傳感器的輸出電壓為兩者之差,即的大小隨活動銜鐵的位置而變。當(dāng)活動銜鐵的位置居中時,即>>0;當(dāng)活動銜鐵向下移時,即,也隨之變化,輸出特性如圖1(c)所示。



圖2 查動相敏檢波電路的工作原理

    值得注意的是:首先,差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流電壓,如用交流電壓表指示,則輸出值只能反應(yīng)鐵心位移的大小,而不能反應(yīng)移動的極性;其次,交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓,零點殘余電壓是由于兩個次級線圈的結(jié)構(gòu)不對稱,以及初級線圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成。所以,即使活動銜鐵位于中間位置時,輸出也不為零。鑒于這些原因,差動變壓器的后接電路應(yīng)采用既能反應(yīng)鐵心位移極性,又能補償零點殘余電壓的差動直流輸出電路。

    圖2是用于小位移的差動相敏檢波電路的工作原理。當(dāng)沒有信號輸入時,鐵心處于中間位置,調(diào)節(jié)電阻R,使零點殘余電壓減小;當(dāng)有信號輸入時,鐵心移上或移下,其輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。由表頭指示輸入位移量的大小和方向。



    差動變壓器傳感器具有精度高(達(dá)0.1um量級),線圈變化范圍大(可擴大到±l00mm,視結(jié)構(gòu)而定),結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性好等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于直線位移及其它壓力、振動等參量的測量。圖3是電感測微儀所用的差動型位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

=。活動銜鐵能改變線圈之間的耦合程度。輸出==0;當(dāng)活動銜鐵向上移時,即<<0。活動銜鐵的位置往復(fù)變化,其輸出電壓

圖1 差動變壓器式電感傳感器


    (a)、(b)工作原理 (c)輸出特性



圖3 螺旋差動型 傳感器結(jié)構(gòu)圖


    對于電容式傳感器是依據(jù)電容的大小與組成電容的兩極板的面積或介質(zhì)的介電常數(shù)成正比,與極板間的距離成反比的原理設(shè)計的。位移測試時,通過一定的結(jié)構(gòu)使位移變化引起面積或極板間距離的變化就可以改變電容的大小,反之,檢測電容的值也就可以測算出位移的變化。



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