1、差動變壓器是把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為傳感器線圈的互感系數(shù)的變化。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級繞組常用差動的形式連接，故稱之為差動變壓器式傳感器。 3.2.1 互感式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理分氣隙型和螺管型兩種。目前多采用螺管型差動變壓器。3.2 互感式傳感器-差動變壓器1 初級線圈;2.3次級線圈;4銜鐵1243(a)氣隙型123(b)螺管型4(a)、(b) 變隙式差動變壓器；(c)、(d) 螺線管式差動變壓器；(e)、(f) 變面積式差動變壓器 當(dāng)沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙為a0 =b0=0兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞

2、組反向串聯(lián)，因此，差動變壓器輸出電壓當(dāng)被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使ab兩次級繞組的互感電勢e2ae2b，輸出電壓 電壓的大小反映了被測位移的大小，通過用相敏檢波等電路處理，使最終輸出電壓的極性能反映位移的方向。1. 工作原理.輸出特性 如果被測體帶動銜鐵移動 變隙式差動變壓器輸出特性 理想特性； 實際特性結(jié)論： 供電電源首先要穩(wěn)定，電源幅值的適當(dāng)提高可以提高靈敏度K值; 增加W2/W1的比值和減少0都能使靈敏度K值提高; 以上分析的結(jié)果是在忽略鐵損和線圈中的分布電容條件下得到的; 以上結(jié)果是在假定工藝上嚴(yán)格對稱前提下得到的，而實際上很難做到這一點; 上述推導(dǎo)是在

3、變壓器副邊開路的情況下得到的。差動變壓器的等效電路LPRS2LS1M1M2LS2RS1RP差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響）時的等效電路：其有效值為 鐵芯處于中間位置時，M1 = M2 = M，U0 = 0 鐵芯上升時，M1= M +M，M2= M -M 鐵芯下降時，M1 = M -M，M2 = M +M與U1同極性與U2同極性 1、激勵電壓幅值與頻率的影響激勵電源電壓幅值的波動，會使線圈激勵磁場的磁通發(fā)生變化，直接影響輸出電勢。而頻率的波動，只要適當(dāng)?shù)剡x擇頻率，其影響不大。3.2.2 差動變壓器的輸出特性2、溫度變化的影響周圍環(huán)境溫度的變化，引起線圈及導(dǎo)磁體

4、磁導(dǎo)率的變化，從而使線圈磁場發(fā)生變化產(chǎn)生溫度漂移。當(dāng)線圈品質(zhì)因數(shù)較低時，影響更為嚴(yán)重，因此，采用恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當(dāng)提高線圈品質(zhì)因數(shù)并采用差動電橋可以減少溫度的影響。 3、零點殘余電壓 0 x當(dāng)差動變壓器的銜鐵處于中間位置時，理想條件下其輸出電壓為零。但實際上，當(dāng)使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值(從零點幾mV到數(shù)十mV)存在，稱為零點殘余電壓。零點殘余電壓產(chǎn)生原因：基波分量 由于差動變壓器兩個次級繞組不可能完全一致，因此它的等效電路參數(shù)（互感M、自感L及損耗電阻R）不可能相同，從而使兩個次級繞組的感應(yīng)電動勢數(shù)值不等。又因初級線圈中銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻，線

5、圈匝間電容的存在等因素，使激勵電流與所產(chǎn)生的磁通相位不同。 高次諧波 高次諧波分量主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性引起。由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使得激勵電流與磁通波形不一致產(chǎn)生了非正弦(主要是三次諧波)磁通，從而在次級繞組感應(yīng)出非正弦電勢。另外，激勵電流波形失真，因其內(nèi)含高次諧波分量，這樣也將導(dǎo)致零點殘余電壓中有高次諧波成分。 采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動方向，而且把銜鐵在中間位置時，因高次諧波引起的零點殘余電壓消除掉。如圖，采用相敏檢波后銜鐵反行程時的特性曲線由1變到2，從而消除了零點殘余電壓。相敏檢波后的輸出特性 2選用合適的測量線路 +xU0-x2103采用補(bǔ)償線路CR(a)在

6、差動變壓器次級繞組側(cè)串、并聯(lián)適當(dāng)數(shù)值的電阻、電容元件，當(dāng)調(diào)整這些元件時，可使零點殘存電壓減小。在次級繞組側(cè)并聯(lián)電容。由于兩個次級線圈感應(yīng)電壓相位不同，并聯(lián)電容可改變繞組的相位，并聯(lián)電阻R是為了利用R的分流作用，使流入傳感器線圈的電流發(fā)生變化，從而改變磁化曲線的工作點，減小高次諧波所產(chǎn)生的殘余電壓。在次級繞組側(cè)并聯(lián)電位器W用于電氣調(diào)零，改變兩個次級線圈輸出電壓的相位。電容C可防止調(diào)整電位器時使零點移動。接入補(bǔ)償線圈L以避免負(fù)載不是純電阻而引起較大的零點殘存電壓。 R2WR1C(c)LW(d)4.2.3 差動變壓器的測量電路1. 差動整流電路圖4-14 全波差動整流電路R2R1abhgcfde+4.2.3 差動變壓器的測量電路1. 差動整流電路圖4-14 全波差動整流電路R2R1abh gcfde無論次級線圈的輸出瞬時電壓極性如何，整流電路的輸出電壓U0始終等于R1、R2兩個電阻上的電壓差。 + 1. 力和力矩的測量1線圈2銜鐵3彈性元件優(yōu)點：承受軸向力時應(yīng)力分布均勻； 當(dāng)長徑比較小時，受橫向偏心的分力的影響較小。 2. 微小位移的測量1測端2防塵罩3軸套4圓片簧5測桿6磁筒7磁芯8線圈9彈簧10導(dǎo)線3. 壓力測量 微壓力傳感器 1-接頭；2-膜盒；3-底座；4-線路板；5-差動