差动变压式传感器及其应用演示文稿

3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
U2
W2 W1
U1
0
3.2.1 变隙式差动变压器
变隙式差动变压Biblioteka Baidu输出电压U2与位移Δδ的关系曲线。
U 2
2 1
e2a e2a + e2b
e2b Uo
-
O
零点残余电压：差动变压器可动衔铁处在中间位置时，理想条 件下ΔU0=0；而实际ΔU0为几mV到几十mV。（严格对称）
U2
W2 W1
U1
0
3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
3.2.1 变隙式差动变压器
U2
W2 W1
U1
0
上式表明：变压器输出电压与衔铁位移量Δδ/δ0成正比。 “－”号的意义:当衔铁向上移动时，Δδ/δ0定义为正，变 压器输出电压与输入电压Ui反相（相位差180°）； 当衔铁向下移动时，Δδ/δ0则为-|Δδ/δ0|，表明Uo与Ui同相。
E2b 随着衔铁位移 x变化时，
Uo也必将随x而变化。
螺线管式差动变压器结构
3.2 差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.2.2 螺线管式差动变压器
W2b
W1
W2a
当衔铁位于中心位置时，差
动变压器输出电压不等于零。
把差动变压器在零位移时的
E2b
理论特性曲线
0
Uo
Δ U o
o
x
输出电压称为零点残余电压，
3.2 差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.2.2 螺线管式差动变压器
当活动衔铁向上移动时,由于磁
阻的影响，W2a中磁通将大于 次级线圈1
衔铁
W2b，使M1>M2，因而E2a增加，
而E2b减小。
初级线圈
壳体
反之，E2b增加，E2a减小。因
骨架
为 Uo=E2a-E2b ， 所 以 当 E2a 、 次级线圈2
变隙式差动变压器灵敏度K
3.2 差动变压器
K U2 W2 U1
W1 0
1.2.1 变隙式差动变压器
3.2.1
变隙式差动变压器
U2
W2 W1
U1
0
K U2 W2 U1
W1 0
提高灵敏度的方法: ① 适当提高电源的幅值可以提高灵敏度K值 ②增加W2/W1的比值 ③减小δ0都能使灵敏度K值提高。
L1b r1b
L2b
W2a, W2b绕组的电阻与电感。 差动变隙式变压器的等效电路
3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
当3.2r1.1a<变<隙ω式L1差a，动r变1b压<<器ωL1b时，如果不 考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响，得
变隙式差动变压器输出电压U2的表
达式，
U2
b b
a a
W W12 U1
两个次级线圈反相串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线 圈分布电容的理想条件下, 其等效电路。
r1
r2a
＋ I1 L1a
＋ E2a L2a
＋
U o
RL
U
－
r2b
－
＋ E2b
L2b
－
－
3.2 差动变压器
3.2.2 螺线管式差动变压器
1.工作原理
r1
r2a
＋ I1 L1a
＋ E2a L2a
＋
U o
RL
U
Ma
r1a
r2a
＋
E 2 a
＋
L1a
L2a
U2
RL
U i
Mb
r2b
－
E 2b
L1b
L2b
－
r1b
差动变隙式变压器的等效电路
分析：当衔铁处于初始平衡位置时，因δa=δb=δ0， 则U2=0。 如果被测体带动衔铁移动，例如向上移动Δδ（假设向上移动
为正）时，
则有δa=δ0-Δδ， δb=δ0+Δδ，代入上式可得
3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
2. 输出特性
在忽略铁耗（即涡流与磁滞
损耗忽略不计）、漏感以及
变压器次级开路（或负载阻
Ma
r1a
r2a
抗足够大）的条件下等效电 ＋
E 2 a
＋
路。
L1a
L2a
U2
RL
r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , Ui
Mb
r2b
－
E 2b
r2b与L2b，分别为W1a , W1b , －
3.2 差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.2 差动变压器
• 1.2.1 变隙式差动变压器 • 1.2.2 螺线管式差动变压器 • 1.2.3 差动变压器应用
3.2 差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.21..2工螺作线管原式理差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.21..2工螺作线管原式理差动变压器
3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
在实际应用中当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的 位置将发生相应的变化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级 绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压U2=e2a-e2b≠0，即差动变 压器有电压输出， 此电压的大小与极性将反映被测体位 移的大小和方向。
为反映差值互感，将两个初级 绕组的同名端顺向串联，并施 加交流电压U1 两个次级绕组的同名端反向串 联，同时测量串联后的合成电 势U2。
3.2 差动变压器
1.2.1 变隙式差动变压器
当没有位移时，衔铁C处于初始 平衡位置，它与两个铁芯的间隙 有δa0=δb0=δ0。 则绕组W1a和W2a间的互感Ma与 绕组W1b和W2b的互感Mb相等， 致使两个次级绕组的互感电势相 等，即e2a=e2b。 由于次级绕组反相串联，差动变 压器输出电压： U2=e2a-e2b=0。
－
r2b
－
＋ E2b
L2b
－
－
当初级绕组加以激励电压U时, 根据变压器的工作原理,在两 个次级绕组W2a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相串联, 因而Uo=E2a-E2b=0， 即差动变压器输出电压为零。
E2a
记作 ΔUo，它 的存在使传感
器的输出特性不经过零点，
Uo E2a E2b 造成实际特性与理论特性不
实际特性曲线
x 完全一致。
差动变压器的输出特性
3.2 差动变压器
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.2.2 螺线管式差动变压器
零点残余电压产生的主要原因： ➢由传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称 ➢以及磁性材料的非线性等引起的。
差动变压式传感器及其应用演示文稿
1.1 差动变压式传感器分类
按结构来分可以分为：
➢ 变隙式差动变压器
➢螺线管式差动变压器
次级线圈1 初级线圈 次级线圈2
衔铁 壳体 骨架
螺线管式差动变压器结构
1.2.1 变隙式差动变压器
1. 工作原理
由衔铁、初级线圈、次级线圈、 线圈框架组成。 W1a及W1b为初级绕组， W2a及W2b为次级绕组， C为衔铁。