差动变压器工作原理.doc

差动变压器目录简介一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压装置。用于测 差动变压器量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。 差动变压器的基本组成部分包括一个线框和一个铁心。在线框上 差动变压器设置一个原绕组和两个对称的副绕组，铁心放在线框中央的圆柱形孔中。在原绕组中施加交流电压时，两个副绕组中就会产生感应电动势e1和e2。如果两个副绕组按反向串联(图1),则它的总输出电压u2=u21u22e1e2。当铁心处在中央位置时，由于对称关系，e1=e2，输出电压u2为零。如果铁心向右移动，则穿过副绕组 2的磁通将比穿过副绕组1的磁通多，于是感应电动势e2e1，差动变压器输出电压u2不等于零,而且输出电压的大小与铁心位移x之间基本成线性关系,其特性如图2所示，呈V字形。用适当的测量电路测量,可以得到差动变压器输出与位移x成比例的线性读数。最常用的测量电路是差动整流电路，它把两个次级电压分别整流后，以它们的差作为输出。差动整流电路有电流输出型和电压输出型，前者用于连接低阻抗负载的场合；电压输出型差动整流电路则用于连接高阻抗负载的场合。 差动变压器式位移变送器由同心分布在线圈骨架上一初级线圈P，二个级线圈S1 和S2 组成， 线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯（铁芯），当铁芯在线圈内移动时，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M，当初级线圈供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势， 随着铁芯的位置不同， 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。互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性；同时，交流电压输出存在一定的零点残余电压，使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。因此，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。 差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1m；线性范围大，可到100mm；稳定性好，使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量差动就是利用微小的变化放大成灵敏的信号，便于检测。差动变压器与一般变压器的异同：这两者差距极大，不可以互相替代。差动变压器一般用于作为检测元件，而一般变压器一般作为电源变换部件或者信号转换部件。 以E型为例。一般变压器的2个E型铁芯（磁芯）是固定在一起的紧耦合，不希望工作中有任何移动，否则会产生噪声，大功率时甚至可能损坏。 而差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）则相反。差动变压器一般分为变面积式和变气隙式。变面积式差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）不是固定在一起的，随工作需要移动或者旋转。差动变压器有2个线圈，一个是激励线圈，另一个是检测线圈，一般在激励线圈诸如一个固定频率固定幅度的信号，通过在检测线圈中的信号获取差动变压器的变化数据，进而可以计算出距离/角度或者速度。变气隙式差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）固定在一起，但是2个E型铁芯（磁芯）之间间距较大，中间可以通过放置导体体改变气隙大小。差动变压器有2个线圈，一个是激励线圈，另一个是检测线圈，一般在激励线圈诸如一个固定频率固定幅度的信号，通过在检测线圈中的信号获取差动变压器中导体的位置变化数据，进而可以计算出距离或者速度。种类：1、变隙式2、变面积式3、螺线管式分气隙型和差动变压器两种。目前多采用螺管型差动变压器。 其基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈框架等。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。螺管形差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节式、四节式和五节式等形式。 三节式的零点电位较小，二节式比三节式灵敏度高、线性范围大，四节式和五节式改善了传感器线性度。a) 气隙型 (b)螺管型1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁互感型（差动变压器式）传感器图解分析 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。螺管形差动变压器 螺管形差动变压器 传感器由初级线圈 和两个参数完全相同的次级线圈 、 组成。线圈中心插入圆柱形铁芯p,次级线圈 、 反极性串联。当初级线圈 加上交流电压时，如果 ，则输出电压 ；当铁芯向上运动时， ；当铁芯向下运动时， 。铁芯偏离中心位置愈大， 愈大 差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性；同时，交流电压输出存在一定的零点残余电压，使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。因此，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理 当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。 差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1m；线性范围大，可到100mm；稳定性好，使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重