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1、主要内容3.1自感式传感器3.2差动变压器3.3电涡流式传感器3.4电容式传感器第三章变电抗式传感器原理与应用3.2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3.2.1变隙式差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈、铁芯、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
2、。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
3、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3.2.1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
4、表达式，即分析：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3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器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-
5、Δδ/δ0
6、，表明Uo与Ui同相。3.2.1变隙式差动变压器3.2差
7、动变压器变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为3.2.1变隙式差动变压器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3.2.1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。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
8、mV。（严格对称）3.2.1变隙式差动变压器3.2差动变压器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3.2.2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3.2.2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,其等效电路。3.2.2螺线管式差动变压器3.2差动变压器3.2.2螺线管式差动变压器1.工作原理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
9、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。3.2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W2b，使M1>M2，因而E2a增加，而E2b减小。反之，E2b增加，E2a减小。因为Uo=E2a-E2b，所以当E2a、E2b随着衔铁位移x变化时，Uo也必将随x而变化。3.2.2螺线管式差动变
10、压器3.2差动变压器3.2.2螺线管式差动变压器3.2.2螺线管式差动变压器3.2差动变压器3.2.2螺线管式差动变压器当衔铁位于中心位置时，差动变压
