1、 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章4.2.1 4.2.1 互感式傳感器的結構與工作原理互感式傳感器的結構與工作原理分氣隙型和螺管型兩種。分氣隙型和螺管型兩種。目前多采用螺管型差動變壓器。目前多采用螺管型差動變壓器。1243(a)氣隙型氣隙型123(b)螺管型螺管型4 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章螺管型差動變壓器根據初、次級排列不同有二節式、螺管型差動變壓器根據初、次級排列不同有二節式、三節式、四節式和五節式等形式。三節式、四節式和五節式等形式。圖圖4-10 4-10 差動變壓器線圈各種排列形式差動變壓器線圈各種排列形式1 1 初級線圈；初級線圈；2 2 次級線圈；次

2、級線圈；3 3 銜鐵銜鐵(a) (a) 二節式二節式 (b) (b) 三節式三節式 (c) (c) 四節式四節式 (d) (d) 五節式五節式31121 2112212123三節式的零點電位較小，二節式比三節式靈敏度高、線三節式的零點電位較小，二節式比三節式靈敏度高、線性范圍大，四節式和五節式改善了傳感器線性度。性范圍大，四節式和五節式改善了傳感器線性度。 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章差動變壓器的等效電路差動變壓器的等效電路LPRS2LS1M1M2LS2RS1RPiU0U差動變壓器工作在理想情況下（差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容

3、等影響耗和分布電容等影響）時的等效電路）時的等效電路： 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章當次級開路時，初級繞組的交流電流為：當次級開路時，初級繞組的交流電流為：PP.iP.LjRUI 次級繞組的感應電動勢為：次級繞組的感應電動勢為：.P.IMjU11 .P.IMjU22 由于次級繞組反向串接，故差動變壓器輸出電壓為由于次級繞組反向串接，故差動變壓器輸出電壓為 19-4 210PP.iLjRUMMjU 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章其有效值為其有效值為 22210PPiLRUMMU 鐵芯處于中間位置時，鐵芯處于中間位置時，MM1 1 = = M M2 2 = = MM，

4、U U0 0 = 0 = 0 鐵芯上升時，鐵芯上升時，MM1 1= = M M + +MM，MM2 2= = M M - -MM 2U220PPiLRMU 鐵芯下降時，鐵芯下降時，MM1 1 = = M M - -MM，MM2 2 = = M M +MM 2220PPiLRMUU 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章e21e22差動變壓器輸出差動變壓器輸出電勢電勢與銜鐵與銜鐵位移位移x x的關系。其的關系。其中中x x表示銜鐵偏離表示銜鐵偏離中心位置的距離。中心位置的距離。 0 x圖圖4-124-12差動變壓器輸出特性差動變壓器輸出特性 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章1

5、1、激勵電壓幅值與頻率的影響、激勵電壓幅值與頻率的影響激勵電源電壓幅值的波動，會使線圈激勵磁場激勵電源電壓幅值的波動，會使線圈激勵磁場的磁通發生變化，直接影響輸出電勢。而頻率的波的磁通發生變化，直接影響輸出電勢。而頻率的波動，只要適當地選擇頻率，其影響不大。動，只要適當地選擇頻率，其影響不大。4.2.2 4.2.2 差動變壓器的輸出特性差動變壓器的輸出特性 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章2 2、溫度變化的影響、溫度變化的影響周圍環境溫度的變化，引起線圈及導磁體磁導周圍環境溫度的變化，引起線圈及導磁體磁導率的變化，從而使線圈磁場發生變化產生溫度漂移。率的變化，從而使線圈磁場發生變化

6、產生溫度漂移。當線圈品質因數較低時，影響更為嚴重，因此，采當線圈品質因數較低時，影響更為嚴重，因此，采用用恒流源恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當提高線圈品激勵比恒壓源激勵有利。適當提高線圈品質因數并采用差動電橋可以減少溫度的影響。質因數并采用差動電橋可以減少溫度的影響。 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章0 x 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章1 1 基波正交分量基波正交分量(a)(a)殘余電壓的波形殘余電壓的波形 (b)(b)波形分析波形分析13245UZtUiUZUt2 2 基波同相分量基波同相分量 3 3 二次諧波二次諧波4 4 三次諧波三次諧波 5 5 電磁干擾電

7、磁干擾 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章相敏檢波后的輸出特性相敏檢波后的輸出特性+xU0-x210 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章CR(a)1U0U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章(b)CR1U0UCR(a)1U0U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章R2WR1C(c)1U0ULW(d)1U0U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章圖圖4-14 4-14 全波差動整流電路全波差動整流電路R2R1abh

8、gcfde1U0U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章R2R1abh gcfde1U0UhgdcghdcUUUUU 0 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章鐵芯在零位以上鐵芯在零位以上鐵芯在零位鐵芯在零位ttUdcUghtU0UdctttUghU0tUdctUghtU0全波差動整流電路全波差動整流電路電壓波形電壓波形 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章u1u2+R-RD3D2D1D4RRT1T2-+1U2U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章u1u2+R-RD3D2D1D4RRT1T2-+01U2U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章LRRui

9、14LRRui 23i4i3u1u2-R+RLRD3D2D1D4RRT1T2+-0U 12U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章LRRui 12LRRui 21i1i2u1u2+R-RLRD3D2D1D4RRT1T2-+0U 12U 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章D2u1u2-R+RLRD3D1D4RRT1T2+-0U 12Ue1e2-+-+i4LRReui 214LRRui 223ei3 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章LRReui 121LRRui 112ei2i1D2u1u2+R-RLRD3D1D4RRT1T2-+0U 12Ue1e2+-+_ 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章LRReui 214LRRui 223ei4i3D2u1u2-R+RLRD3D1D4RRT1T2+-0U 12Ue1e2+-+_ 傳感器原理與應用傳感器原理與應用第四章第四章D2u1u2+R -RLRD3D1D4RRT1T