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1、差动变压器工作原理差动变压器 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
2、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，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
3、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
4、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
5、E型铁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型铁芯固定在一起，但是2个E型铁芯之间间距较大，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
6、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
7、 1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁 互感型传感器图解分析 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 联。当初级线圈 加上交流电压时，如果 反极性串，则输出电压 。；当铁芯向上运动时， 铁芯偏离中心位置愈大， 愈大 ；当铁芯向下运动时， 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
8、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、重量等参数的测量。 差动变压器式 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。 它本身是一个变压器，其初级线圈接入交流电源，次级为感应线圈，当初级线圈的互感变化时，输出电压将作相应的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动
