差动变压式传感器及其应用 ppt课件
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测试技术-4.2 差动变压器式传感器
，其等效电路如图4-16所示。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相串联, 因而Uo=E2a-E2b=0
•
U2 U24 U68
(4-35)
4.2 差动变压器式传感器
• 当位下的衔以时方铁上，向在时则。零，有位因U2时为4<，UU2因648>，为U则U682，U4=2则<U0U6。82，>U所02的；以正而U负2当=表衔0；示铁当衔在衔铁零铁位位在移以零 • 差动整流电路具有结构简单，不需要考虑相位调整和零点
4.2 差动变压器式传感器
•
零点残余电压主要是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。
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。基波产生的主要原因是：传感器的两次级绕组的电气
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
4.2 差动变压器式传感器
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
• （a） 一节式; （b） 二节式; （c） 三节式; • （d） 四节式; （e） 五节式 • 图4-15 线圈排列方式
4.2 差动变压器式传感器
•
差动变压器式传感器中的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
路（或负载阻抗足够大）的条件下，图4-11（a）的等效电路可用图 4-12表示。图中r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a ,r2b与L2b，分别 为W1a，W1b ,W2a，W2b绕阻的直流电阻与电感。
差动变压器式电感传感器的性能测试PPT课件
传感器的组成
敏感元件
初级线圈
次级线圈
测量电路
通常由铁磁材料制成， 用于感受被测量的变化。
绕在敏感元件上的线圈， 用于产生磁场。
绕在铁芯上的线圈，用 于接收磁通量变化的感
应电动势。
用于测量次级线圈中产 生的感应电动势的大小。
工作流程
当被测量的变化引起敏感元件的 位移时，初级线圈中产生的磁场 发生变化，从而使得穿过次级线
数据采集卡 示波器
测试步骤
准备测试设备，搭建测试 环境。
将差动变压器式电感传感 器接入测试系统，进行初 步调试。
使用信号发生器产生模拟 信号，通过数据采集卡采 集差动变压器式电感传感 器的输出信号。
根据测试结果，评估差动 变压器式电感传感器的性 能指标，如线性度、灵敏 度、迟滞等。
使用示波器和电脑对采集 到的输出信号进行分析和 处理，获取传感器的性能 参数。
圈的磁通量发生变化。
次级线圈中产生感应电动势，其 大小与磁通量变化的速率成正比。
通过测量电路测量次级线圈中产 生的感应电动势的大小，可以得
到被测量的变化。
03
性能测试方案
测试环境
温度
20℃±2℃湿度源自50%±5%电源直流电源，电压范围为10V-30V
测试平台
稳定的测试平台，避免外界干扰
测试设备
差动变压器式电感传感器 信号发生器
性能优化
根据性能评价结果，对传感器的 设计、制造工艺等进行优化改进， 提高其性能指标。
05
差动变压器式电感传感器的 应用
应用领域
工业自动化
差动变压器式电感传感器在工业自动化领域中广泛应用于 位移、振动、压力等参数的测量，提高了生产过程的控制 精度和自动化水平。
差动变压式传感器及其应用
第一章 差动变压式传感器
主要内容
1.1 差动变压式传感器分类
1.2 具体分类的原理
1.3 差动变压式传感器应用
1
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
次级线圈1 衔铁 壳体 初级线圈 骨架 次级线圈2
螺线管式差动变压器
螺线管式差动变压器结构
2
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。
3.2 差动变压器Fra bibliotek4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。 变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为
U 2 W2 U 1 K W1 0
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。
3.2 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。
主要内容
1.1 差动变压式传感器分类
1.2 具体分类的原理
1.3 差动变压式传感器应用
1
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
次级线圈1 衔铁 壳体 初级线圈 骨架 次级线圈2
螺线管式差动变压器
螺线管式差动变压器结构
2
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。
3.2 差动变压器Fra bibliotek4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。 变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为
U 2 W2 U 1 K W1 0
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。
3.2 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。
差动传感器PPT.
优点
• 1.使用寿命长：由于铁芯和线圈内壁存在间隙， 铁芯在运动的时候与线圈不接触，无摩擦损耗;同 时采用优良的生产工艺把骨架和所绕漆包线两者 固化为一整体，不会产生断线，开裂等故障，加 上其它的优化设计，因此传感器的使用寿命理论 上可以是无限的，据国外某机构测试此类传感器 的mtbf可达到30万小时，在实际的正常使用中可 达到数十年，其最终故障往往是人为造成或变送 器电路元器件的寿命决定的。
• 6、低噪声：对于回弹式的位移传感器，在 额定位移输出信号为10.0000v或5.0000v时 ，其纹波、干扰噪声的峰—峰值电压仅0.2 ～1.5mvp-p。
• 7、低的温度漂移：通用型中小量
• 8.无零点残余电压：由于采用了先进的检测 电路，避免了零点残余电压的存在。
• 为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的 线性度、增大传感器的线性范围，设计时 将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电 压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级 线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁 芯的位移量成线性关系。
• LVDT的工作电路称为调节电路或信号调节器。一 个典型的调节电路应包括稳压电路、正弦波发生 器、解调器和一个放大器。
• 2、多样的环境适应性：lvdt是少数几种可 以应用在多种恶劣环境下的位移传感器， 通过特殊方式进行密封处理的传感器可以 防潮、防盐雾，可以放置于承压的液体中 、气体密闭容器中，甚至于某些腐蚀性环 境中，对核辐射电磁辐射干扰不敏感，能 抗振动，具有较宽的工作温度范围-25℃～ 85℃和满足国军标—55℃～125℃工作温度 。机电分体的位移传感器单独使用可以在 200℃下工作。
SDVB20系列 直流回弹式 LVDT位移传感器
定义
LVDT（Linear Variable Differential Transformer）是线性可变差动变压器缩写， 属于直线位移传感器
最新第3章电感式传感器B--差动变压器式传感器ppt课件
②高次谐波。高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的 非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激 励电流与磁通波形不一致产生了非正弦(主要是三次谐 波)磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。另外， 激励电流波形失真，因其内含高次谐波分量，这样也将 导致零点残余电压中有高次谐波成分。
14
消除零点残余电压方法：
(1) 差动整流电路
根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个 次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为“＋”，e点为“–”，则电 流路径是fgdche（参看图a）。反之，如f点为“–”，e点为“＋”， 则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如 何，通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的 输出情况。输出的电压波形见图（b），其值为USC=eab＋ecd。18
C1
D2
C2
A er
B
ห้องสมุดไป่ตู้
i1 i3 C R1
R2 D
i2 i4
由此可见，该电
e22
路能判别铁芯移 动的方向。
移 相 器
20
4. 差动变压器式传感器的应用
测量振动、厚度、应变、压力、加速度等各种物理量。
差动变压器式加速度传感器:
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振 动频率的10倍以上，才能得到精确的测量结果。可测量 的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～150)Hz。
2
③ 以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容等条 件下得到的，如果考虑这些影响，将会使传感器性能变差（灵 敏度降低，非线性加大等）。但是，在一般工程应用中是可以 忽略的。
④ 以上结果是在假定工艺上严格对称的前提下得到的，而 实际上很难做到这一点，因此传感器实际输出特性如图3-13中曲 线2所示，存在零点残余电压ΔUo。
14
消除零点残余电压方法：
(1) 差动整流电路
根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个 次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为“＋”，e点为“–”，则电 流路径是fgdche（参看图a）。反之，如f点为“–”，e点为“＋”， 则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如 何，通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的 输出情况。输出的电压波形见图（b），其值为USC=eab＋ecd。18
C1
D2
C2
A er
B
ห้องสมุดไป่ตู้
i1 i3 C R1
R2 D
i2 i4
由此可见，该电
e22
路能判别铁芯移 动的方向。
移 相 器
20
4. 差动变压器式传感器的应用
测量振动、厚度、应变、压力、加速度等各种物理量。
差动变压器式加速度传感器:
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振 动频率的10倍以上，才能得到精确的测量结果。可测量 的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～150)Hz。
2
③ 以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容等条 件下得到的，如果考虑这些影响，将会使传感器性能变差（灵 敏度降低，非线性加大等）。但是，在一般工程应用中是可以 忽略的。
④ 以上结果是在假定工艺上严格对称的前提下得到的，而 实际上很难做到这一点，因此传感器实际输出特性如图3-13中曲 线2所示，存在零点残余电压ΔUo。
差动变压器电感式传感器(互感式) 教学PPT课件
阅读并分析：P70
（1）零点残余电压是什么意思？ （2）零点残余电压产生的原因？ （3）零点参与电压的消除方法？
4.2.2 螺旋管式差动变压器
1、结构
阅读并回答：P67
（1）结构组成中包含了什么？ （2）一次线圈和二次线圈是如何布局的？
1-初级线圈 2、3-次级线圈 4-铁芯
2、等效电路
阅读并回答：P71
阅读并回答：P72-P73
（1）两个二次线圈的输出信号做了什么处理？ （2）当两个二次线圈的同名端a,c都为+极性 时，电容C1上的极性哪个为正？ （3）当两个二次线圈的同名端a,c都为-极性 时，电容C1上的极性哪个为正？
从电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性
如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流
方向总是从6到8， 故整流电路的输出电压为
Uo U24 U68
➢ 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以Uo=0； ➢ 当衔铁在零位以上时，因为U24 > U68 ，则Uo>0； ➢ 当衔铁在零位以下时， 则有U24< U68，则Uo<0。 Uo的正负表示衔铁位移的方向。
判断位移的大小和方向 ➢ 相敏检波电路
差动变压器的分类
阅读并回答：P67 （1）差压变压器的结构有几种什么形式？ （2）实际应用最多的是哪一种？
差动变压器的应用？
4.2.1 变隙式差动变压器
1、结构
阅读并回答：P67
（1）结构组成中包含了什么？ （2）一次线圈是如何连接的？ 二次线圈是如何连接的？
【提问】差动变压器与差动式变磁阻传感器区别？
（1）衔铁上移时，互感系数M1和M2如何变化？ （2）衔铁上移时，二次绕组1和二次绕组2的感应电动势如何变化？
《差动式传感器》ppt课件
〔２〕添加W2/W1的比值和减 少δ0都能使灵敏度K值提高;
〔３〕以上分析的结果是在忽 略铁损和线圈中的分布电 容条件下得到的;
〔４〕以上结果是在假定工艺 上严厉对称前提下得到的， 而实践上很难做到这一点;
〔５〕上述推导是在变压器副 边开路的情况下得到的。
图3.2.3 变隙式差动变压器输出特性 １ 理想特性；２ 实践特性
E2a jM1I1 E2b jM2I1
U 2e2Ae2BjrM 1 1 j M L 1 2U 1
.
图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线
.
３. 主要性能
〔1〕灵敏度 〔2〕线性度
.
灵敏度与线性度
差动变压器的灵敏度普通可达 0.5~5V/mm，行程越小，灵敏度越高。
为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右 为宜。电源频率以400Hz~10kHz为好。
3. 压力丈量
～220V 稳压电源 振荡器 V
差动变压器
相敏检波电路
.
4. 加速度传感器 1 2 振荡器
检
滤
波
波 输出
器
器
稳压电源 a
～220V
(b)
1
(a)
加速度a方向
1 弹性支承 2 差动变压器
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必需是振动频率的十倍以上
，才干得到准确的丈量结果。可丈量的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～ 150)Hz。丈量振动与加速的电感传感器构造图。衔铁受振动和加速度的作用
.
３.２.２螺线管式差动变压器
1. 任务原理 2. 根本特性 3. 主要性能 4. 零点剩余电压及消除方法 5. 转换电路
.
１. 任务原理
螺管型差动变压器根据初、次级陈列不同有二节式、三节式、
〔３〕以上分析的结果是在忽 略铁损和线圈中的分布电 容条件下得到的;
〔４〕以上结果是在假定工艺 上严厉对称前提下得到的， 而实践上很难做到这一点;
〔５〕上述推导是在变压器副 边开路的情况下得到的。
图3.2.3 变隙式差动变压器输出特性 １ 理想特性；２ 实践特性
E2a jM1I1 E2b jM2I1
U 2e2Ae2BjrM 1 1 j M L 1 2U 1
.
图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线
.
３. 主要性能
〔1〕灵敏度 〔2〕线性度
.
灵敏度与线性度
差动变压器的灵敏度普通可达 0.5~5V/mm，行程越小，灵敏度越高。
为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右 为宜。电源频率以400Hz~10kHz为好。
3. 压力丈量
～220V 稳压电源 振荡器 V
差动变压器
相敏检波电路
.
4. 加速度传感器 1 2 振荡器
检
滤
波
波 输出
器
器
稳压电源 a
～220V
(b)
1
(a)
加速度a方向
1 弹性支承 2 差动变压器
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必需是振动频率的十倍以上
，才干得到准确的丈量结果。可丈量的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～ 150)Hz。丈量振动与加速的电感传感器构造图。衔铁受振动和加速度的作用
.
３.２.２螺线管式差动变压器
1. 任务原理 2. 根本特性 3. 主要性能 4. 零点剩余电压及消除方法 5. 转换电路
.
１. 任务原理
螺管型差动变压器根据初、次级陈列不同有二节式、三节式、
【精编】差动变隙式电感传感器(1)PPT课件
差动变压器相敏检波电路
当铁心处于中间位置时，调节电阻Rp可以使零点残余电 压减小。
～
RP
移相器
差动变压器式电感位移传感器的优点：
差动变压器式电感位移传感器测量精度高， 分辨力可达0.1μm,线性范围大，有的能达到 250mm,稳定性好，使用方便。这种传感器广泛 用于直线位移、角位移以及可转换成位移的其 他机械量，如压力、重量、膨胀等。
M 1M 2,则 E 1E 2 ， E 0故 0
当铁心偏离零位向上移动时由于磁阻的影响，上面线圈中 的磁通将大于下面线圈中的磁通，所以
M1M2,则 E1E2，E 故 00,输出E 电 0与 E压 1同相位 大小与铁心关 位系 移成线性
E0E1E2(M 1M 2)d d1it
螺管式差动变压器位移传感器
总结
传感元件 原始 或传感器 输入量
差动 变压器式 位移
变换 原理
电磁 感应
物理 现象
结构型
能量 关系
控制型
输出量
互感 系数
课堂练习
6、利用差动变压器式位移传感器进行位移测量时， 为辨别物体的移动方向，处理电路中必须有的 环节是（测一）
A.滤波 B.放大 C.整流 D.相敏检波
6、利用差动变压器式位移传感器进行位移测量时， 为辨别物体的移动方向，处理电路中必须有的 环节是
（3）温度误差 （4）差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题
课堂练习
16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和 （ ）（测一）。
16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和 （螺管型）。
27、改善电感式位移传感器的性能时需要考虑哪些因 素？（测一）
2. 在改善电感位移传感器性能要考虑的因素
2024年浅谈差动变压器式传感器及其应用
2024年浅谈差动变压器式传感器及其应用差动变压器式传感器，又称差动电感式传感器，是一种广泛应用于非电量电测技术中的重要元件。
其基于电磁感应原理，将非电量的位移、振动等物理量转换成电信号输出，具有测量精度高、响应速度快、稳定性好等优点。
本文将对差动变压器式传感器的基本原理、结构特点、应用领域、信号处理与电路设计、性能指标与评估方法、应用案例分析以及技术发展趋势与挑战进行详细的探讨。
1. 差动变压器式传感器概述差动变压器式传感器主要由原边线圈、副边线圈和铁芯组成。
当铁芯发生位移时，会改变原边线圈与副边线圈之间的互感量，进而产生差动电势。
这种电势的大小与铁芯的位移量成正比，因此可以通过测量电势来推算出铁芯的位移量。
差动变压器式传感器通常用于测量微小的位移和振动，具有灵敏度高、线性度好等特点。
2. 工作原理与结构特点差动变压器式传感器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当原边线圈通电时，会产生磁场，铁芯在磁场中受到力的作用发生位移，进而改变副边线圈的磁通量，产生感应电势。
由于差动结构的设计，使得传感器对铁芯的位移量具有较高的灵敏度。
此外，差动变压器式传感器还具有结构简单、制造方便、可靠性高等特点。
3. 差动变压器式传感器应用差动变压器式传感器在工业生产、科学实验和日常生活中具有广泛的应用。
例如，在机械工程中，可以用于测量机床的振动、轴承的位移等；在航空航天领域，可用于监测飞行器的姿态变化和结构变形；在医疗设备中，可用于测量人体的生理参数，如心跳、呼吸等。
4. 信号处理与电路设计差动变压器式传感器输出的信号通常为微弱的模拟信号，需要经过信号处理与电路设计才能转换成可供后续处理的数字信号。
常见的信号处理方法包括滤波、放大、模数转换等。
在电路设计中，需要考虑到信号的噪声抑制、线性度提高以及抗干扰能力等因素。
5. 性能指标与评估方法评估差动变压器式传感器的性能通常需要考虑以下几个指标：灵敏度、线性度、稳定性、重复性等。
差动变压位移传感器.
lvdt位移传感器是目前位移测量当中广泛应用的传感器之一,在很多应用领域占有重要地位。
lvdt位移传感器工作原理LVDT(差动变压器位移传感器为电磁感应原理,与传统的电力变压器不同,LVDT是一种开磁路弱磁耦合的测量元件。
LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成,初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上,线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。
用不同线径的漆包线,在骨架上绕制一组初级线圈,两组次级线圈,其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动,当初级线圈供给一定频率的交变电压时,铁芯在线圈内移动就改变了空间的磁场分布,从而改变了初、次级线圈之间的互感量,次级线圈就产生感应电动势,随着铁心的位置不同,互感量也不同,次级产生的感应电动势也不同,这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。
lvdt位移传感器主要特点:1、使用寿命长:由于铁芯和线圈内壁存在间隙,铁芯在运动的时候与线圈不接触,无摩擦损耗;同时采用优良的生产工艺把骨架和所绕漆包线两者固化为一整体,不会产生断线,开裂等故障,加上其它的优化设计,因此传感器的使用寿命理论上可以是无限的,据国外某机构测试此类传感器的MTBF可达到30万小时,在实际的正常使用中可达到数十年,其最终故障往往是人为造成或变送器电路元器件的寿命决定的。
2、多样的环境适应性:LVDT是少数几种可以应用在多种恶劣环境下的位移传感器,通过特殊方式进行密封处理的传感器可以防潮、防盐雾,可以放置于承压的液体中、气体密闭容器中,甚至于某些腐蚀性环境中,对核辐射电磁辐射干扰不敏感,能抗振动,具有较宽的工作温度范围-25℃~85℃和满足国军标—55℃~125℃工作温度。
机电分体的位移传感器单独使用可以在200℃下工作。
3、响应速度快:基于非接触测量的实现,对于某些快速运动物体的冲击振动测量,此类传感器可以提供很宽的频率响应。
4、高线性度:通过不断研发的线圈绕制方法,LVDT位移传感器的线性度有了显著的提高。
传感器原理及应用-第4章 - 4.2 差动变压器式电感传感器
§4.2 差动变压器式电感传感器
二、变隙式差动变压器
2、变隙式差动变压器输出特性
在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗 忽略不计）、漏感以及变压器次级开 路（或负载阻抗足够大）的条件下的 等效电路。 不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响 时，变隙式差动变压器输出电压为
b a W2 U U 2 b a W1 1
M
基本种类
有变隙式、变面积式和螺线管式等。 应用最多的是螺线管式差动变压器。
初1 级 线 圈
3
次 级 线 圈
2
4
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
二、变隙式差动变压器
三、差动变压器式传感器测量电路
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
1、螺线管式差动变压器结构与原理
U2 r1 L1
2 2
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
2、螺线管式差动变压器输出特性
U2
M a M b U 1
r1 L1
2 2
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
二、变隙式差动变压器
三、差动变压器式传感器测量电路
根据电磁感应原理有
E E 2a 2b
变压器两次级绕组反 向串联，则差动变压器输 出电压为零。
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
2、螺线管式差动变压器输出特性
当次级两绕组反向串 联、次级开路时差动变压 器输出电压为 差动变压器输出电动势的大小和相 位可知道衔铁位移的大小和方向。
二、变隙式差动变压器
2、变隙式差动变压器输出特性
差动变压式传感器与其应用26页PPT
45、自己的饭量自己知道。——苏联
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
差动变压式传感器与其应用
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
差动变压式传感器与其应用
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
差动变压器式传感器课程设计报告21页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
差动变压器式传感器课程设计报告
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
差动变压器式传感器课程设计报告
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
2020年(情绪管理)差动变压器式压力传感器见图
（情绪管理）差动变压器式压力传感器见图3.差动变压器式压力传感器见图3-17a，其压力和膜盒挠度的关系、差动变压器衔铁的位移和输出电压的关系如图3-20所示。
求：1）当输出电压为50mV时，压力p为多少千帕？2）答:能够查图b，得到5mm。
2）于图a、b上分别标出线性区，综合判断整个压力传感器的压力测量范围是___C___（线性误差小于2.5%）。
A.0~50B.-60~60VC.-55~55D.-70~70图3-20差动变压器式压力变送器特性曲线4.有壹台俩线制压力变送器，量程范围为0~1MPa，对应的输出电流为4~20mA。
求：1）压力p和输出电流I的关系表达式（输入/输出方程）。
答：I=a0+a1p当p=0时，I=4mA，所以a0=4(mA)当p=1MPa时，I=20mA，代入式（3-3）得a1=（20-4）/1=16mA/MPa所以该压力变送器的输入/输出方程为I=4+16p将I=12mA代入上式得2）画出压力和输出电流间的输入/输出特性曲线。
答：截距为4mA，斜率为0.0625mA/MPa3）当p为0MPa、1MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。
4mA，20mA，12mA，4）如果希望于信号传输终端将电流信号转换为1~5V电压，求负载电阻R L的阻值。
R L越大，输出电压就越大。
当输出电压为5V时，R L=5/20=250Ω。
5）画出该俩线制压力变送器的接线电路图（电源电压为24V）。
答：见课件图6）如果测得变送器的输出电流为5mA，求此时的压力p。
答：p=(Ｉ-4)/1=(5－4)/16=0.0625MPa=62.5kPa7）若测得变送器的输出电流为0mA，试说明可能是哪几个原因造成的。
答：传输线啦，什么的；电源没有当然什么电流也没啦；仍不行的话，您仍能够换壹台仪表，见见是否就好了，那就是仪表有问题啦。
8）请将图3-21中的各元器件及仪表正确地连接起来。
答：你按课件中的电路图，从电源的+24V正极开始，连接到壹次仪表的正极，也就是红色的导线。
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3.2 差动变压器
12
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
13
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
14
1.2.2 螺线管式差动变压器
3.2 差动变压器
16
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
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。
3.2 差动变压器
6
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 抗足够大）的条件下等效电 路。 r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b，分别为W1a , W1b , W2a, W2b绕组的电阻与电感。
3.2 差动变压器
Ma
r1a
r2a
＋
E 2 a
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
17
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。
11
1.2.1 变隙式差动变压器
U2
W2 W1
U1
0
3.2.变1 变隙隙式式差差动动变变压压器器输出电压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）
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。
3.2 差动变压器
7
1.2.1 变隙式差动变压器
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
1.2.1 变隙式差动变压器
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
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。
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
5
1.2.1 变隙式差动变压器
3.21..2工螺作线管原式理差动变压器
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
15
3.2.2 螺线管式差动变压器
1.工作原理
r1
r2a
＋ I1 L1a
U2
W2 W1
U1
0
3.2 差动变压器
9
1.2.1 变隙式差动变压器
3.2.1 变隙式差动变压器
U2
W2 W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。
＋ E2a L2a
＋
U o
RL
U
－
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。
变隙式差动变压器灵敏度K
KU2 W2 U1
W1 0
3.2 差动变压器
10
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
KU2 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。
3.2 差动变压器
＋
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
8
1.2.1 变隙式差动变压器
当3.r21.1a<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
第一章 差动变压式传感器 主要内容
➢ 1.1 差动变压式传感器分类 ➢ 1.2 具体分类的原理 ➢ 1.3 差动变压式传感器
1
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
2
精品资料