差动变压器的温度补偿方法研究

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1、2013年第15卷第6期巢湖学院学报No．6．，Vo1．15．2013总第123期JournalofChaohuCollegeGeneralSerialNo．123差动变压器的温度补偿方法研究柏受军王其昭姚立立魏宇丹(安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室，安徽芜湖241000)摘要：差动变压器调理电路输出值和输入位移量之间存在着非线性误差和温度漂移。利用传统方法设计和制作高精度差动变压器比较困难。在调理电路中嵌入单片机．利用传感器标定数据建立25℃为基准的温度补偿算法和分段线性插值的温度补偿算法，以提高传感器设计

2、精度。实验结果表明：分段线性插值补偿效果更明显，可以将线性度从室温下的0．5％提高到整个工作温度范围内的O．12％，热灵敏度由原来的1600xl0—6／oC提高到70x10—6／oC．具有良好的应用价值。关键词：差动变压器；温度补偿；分段线性插值；非线性校正；ADIxC845中图分类号：TP212文献标识号：A文章编号：1672—2868(2013)06～0076—05电感式位移传感器具有精度高、线性范围前针对差动变压器温度补偿的方法主要有硬件宽，测量过程无接触、无磨损，受测量环境影响不补偿和软件补偿两种。硬件补偿方法

3、有：在传感大等一系列优点。在精密位移测量中得到了广泛器探头中增加温度补偿绕组．或是在线圈中串联的应用，特别是差动变压器，更具有测量范围大、热敏电阻等。但是硬件补偿存在着调试困难、精精度高等优势lI_2】。差动变压器是通过把被测位移度低、通用性差等缺点，不利于工程实际应用。软量变化转换成线圈互感变化实现位移的测量．经件补偿是将微处理器与差动变压器结合起来，充调理电路输出电压或电流。由于两组次级绕组线分利用丰富的软件功能，结合一定的补偿算法对圈电气参数和几何尺寸不完全对称、磁性材料磁传感器的温度漂移进行修正[3-1O]。软

4、件补偿的算法化曲线的非线性以及电源的非理想等原因。导致有分段插值法、曲线拟合法、神经网络算法等。本输出的电压或电流与位移量之间总是非线性的。文采用以25℃为基准的温度补偿和分段线性插值一般通过改进传感器探头设计或增加非线性校两种方法进行补偿，在不同温度和位移下进行实正电路．提高传感器的线性度。即便这样，由于传验标定，建立温度补偿算法，并进行了实验验证。感器使用环境温度变化引起线圈铜电阻阻值变1具有温度补偿功能的传感器系统化等原因，也会引起激磁电流和输出电流的变系统选用AD／zC845芯片作为中央处理器进化，即造成输出电

5、压的变化而产生温度漂移。目行数据处理，其结构如图1所示。收稿日期：2013—09—25基金项目：安徽高校省级自然科学研究基金资助项目(项目编号：KJ2011B011)；安徽工程大学大学生创新创业训练计划资助(项目编号：201210363131)作者简介：柏受军(1975一)，男，安徽无为人。讲师，硕士。研究方向：LVDT传感器和智能化测控。76D=()(2)式中，D是去除温度影响后的数字量，仍然是位移量。温度补偿过程如下：(1)标定满行程温度漂移实验数据。图1传感器系统原理框图选用某公司生产的差动变压器IVYDC一10

6、0L系统主要包括以下几个部分：差动变压器、进行实验．将差动变压器的输入位移量标定为满信号调理电路、单片机输入输出接口电路、电平行程100mm，然后从室温一直升温到85℃，记录转换电路。单片机输入输出接口电路使用ADtzC845一组实验数据：(，D。)、(，D。)、⋯、(，D)。芯片，其内部集成2个独立的24位二-△型ADC，(2)建立A／D值变化量与温度的关系。主转换器带输入缓冲器和程控增益放大器：12位以T=25"C时测量得到的数字量D作为基电压输出DAC；片内集成的温度传感器可以采集准，根据步骤(1)标定的实验数据

7、，计算不同温度传感器工作环境的温度。相对于D25的A／D值变化量AD：制作差动变压器时．利用自动绕线机加工初ADr=Dr—D25(3)级线圈和次级线圈，这样可以使传感器的输入一式中D为温度时的A／D转换数字量。根输出特性具有较好一致性。因此，通过传感器标据AD数据特点，利用适当方法找出A／D值变化定的数据，求出传感器特性曲线的反函数，就能量zSD与温度71的关系：够保证输出与输入之间具有很好的线性度。另ADr=gl(T)(4)外，找出传感器输出电压与环境温度的关系，利(3)标定25℃时输入一输出特性实验数据。用温度补偿

8、算法对传感器的温度漂移进行校正。在25℃条件下，每隔10ram对传感器测量一系统的工作过程是：输入位移通过差动变压次，记录一组实验数据：(。，D。)、(，D)、⋯、(，器输出电压信号，经A／D转换和滤波后转换成数D9)。字信号。通过AD~C845内部集成的温度温度传(4)输入一输出特性非线性补偿。感器采集环境温度，用于传感器的温度