传感器9-3.2-差动变压器VIP免费

传感器与检测技术传感器与检测技术防灾科技学院防灾仪器系防灾科技学院防灾仪器系主讲教师主讲教师::姚振静姚振静Sensor&DetectingTechnology2主要内容3.1自感式传感器3.2差动变压器3.3电容传感器3.4电涡流式传感器第三章变阻抗式传感器原理与应用33.2差动变压器互感式传感器——把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器。差动变压器式传感器——次级绕组用差动形式结构：变隙式、变面积式、螺线管式优点：测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠A1L1线圈铁芯衔铁L2A2W4•3.2.1变隙式差动变压器•3.2.2螺线管式差动变压器•3.2.3差动变压器应用3.2差动变压器3.2差动变压器53.2.1变隙式差动变压器由衔铁、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。1.工作原理3.2差动变压器6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3.2.1变隙式差动变压器7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反映被测体位移的大小和方向。3.2差动变压器3.2.1变隙式差动变压器83.2.1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。iUr1ar1bL1aL1bL2aL2bbE2aE2r2ar2b2URLMaMb－＋－＋差动变隙式变压器的等效电路3.2差动变压器9当r1a<<ωL1a，r1b<<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，即1122UWWUabab01122UWWU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3.2.1变隙式差动变压器iUr1ar1bL1aL1bL2aL2bbE2aE2r2ar2b2URLMaMb－＋－＋差动变隙式变压器的等效电路3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器1001122UWWU3.2.1变隙式差动变压器上式表明：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。3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为01122UWWUK113.2.1变隙式差动变压器01122UWWUK①首先，供电电源U1要稳定（获取稳定的输出特性）；其次，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。②增加W2/W1的比值和减小δ0都能使灵敏度K值提高。（W2/W1影响变压器的体积及零点残余电压。一般选择传感器的δ0为0.5mm。）3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器01122UWWU123.2.1变隙式差动变压器变隙式差动变压器输出电压U2与位移Δδ的关系曲线。2U12e2ae2be2ae2b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U0=0；而实际U0为几mV到几十mV。（严格对称）3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器01122UWWU13•3.2.1变隙式差动变压器•3.2.2螺线管式差动变压器•3.2.3差动变压器应用3.2差动变压器3.2.2螺线管式差动变压器3.2差动变压器143.2.2螺线管式差动变压器1.工作原理3.2.2螺线管式差动变压器153.2.2螺线管式差动变压器1.工作原理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...