4.2.1互感式傳感器的結構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。4.2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螺管型差動變壓器根據(jù)初、次級排列不同有二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式和五節(jié)式等形式。圖4-10差動變壓器線圈各種排列形式1初級線圈；2次級線圈；3銜鐵(a)二節(jié)式(b)三節(jié)式(c)四節(jié)式(d)五節(jié)式311212112212123三節(jié)式的零點電位較小，二節(jié)式比三節(jié)式靈敏度高、線性范圍大，四節(jié)式和五節(jié)式改善了傳感器線性度。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：當次級開路時，初級繞組的交流電流為：次級繞組的感應電動勢為：由于次級繞組反向串接，故差動變壓器輸出電壓為其有效值為①鐵芯處于中間位置時，M1=M2=M，U0=0②鐵芯上升時，M1=M+ΔM，M2=M-ΔM③鐵芯下降時，M1=M-ΔM，M2=M+ΔM與U1同極性與U2同極性Ｕ０e21e22差動變壓器輸出電勢Ｕ０與銜鐵位移x的關系。其中x表示銜鐵偏離中心位置的距離。0xＵ０圖4-12差動變壓器輸出特性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?shù)剡x擇頻率，其影響不大。4.2.2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，引起線圈及導磁體磁導率的變化，從而使線圈磁場發(fā)生變化產生溫度漂移。當線圈品質因數(shù)較低時，影響更為嚴重，因此，采用恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當提高線圈品質因數(shù)并采用差動電橋可以減少溫度的影響。3、零點殘余電壓

0Ｕ０xＵＺ當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。1基波正交分量(a)殘余電壓的波形(b)波形分析13245UZtUiUZUt圖中Ui為差動變壓器初級的激勵電壓，UZ包含基波同相成分、基波正交成分，二次及三次諧波和幅值較小的電磁干擾等。2基波同相分量3二次諧波4三次諧波5電磁干擾零點殘余電壓產生原因：①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電動勢數(shù)值不等。又因初級線圈中銅損電阻及導磁材料的鐵損和材質的不均勻，線圈匝間電容的存在等因素，使激勵電流與所產生的磁通相位不同。

②高次諧波

高次諧波分量主要由導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生了非正弦(主要是三次諧波)磁通，從而在次級繞組感應出非正弦電勢。另外，激勵電流波形失真，因其內含高次諧波分量，這樣也將導致零點殘余電壓中有高次諧波成分。1．從設計和工藝上保證結構對稱性

為保證線圈和磁路的對稱性，首先，要求提高加工精度，線圈選配成對，采用磁路可調節(jié)結構。其次，應選高磁導率、低矯頑力、低剩磁感應的導磁材料。并應經過熱處理，消除殘余應力，以提高磁性能的均勻性和穩(wěn)定性。由高次諧波產生的因素可知，磁路工作點應選在磁化曲線的線性段。消除零點殘余電壓方法：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．采用補償線路CR(a)在差動變壓器次級繞組側串、并聯(lián)適當數(shù)值的電阻、電容元件，當調整這些元件時，可使零點殘存電壓減小。在次級繞組側并聯(lián)電容。由于兩個次級線圈感應電壓相位不同，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，減小高次諧波所產生的殘余電壓。(b)CR串聯(lián)電阻R可以調整次級線圈的電阻分量。

CR(a)在次級繞組側并聯(lián)電位器W用于電氣調零，改變兩個次級線圈輸出電壓的相位。電容C可防止調整電位器時使零點移動。接入補償線圈L以避免負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R2R1abhgcfde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。++鐵芯在零位以上鐵芯在零位ttUdcUghtU0UdctttUghU0tUdctUghtU0鐵芯在零位以下全波差動整流電路電壓波形結論：鐵芯在零位以上或零位以下時，輸出電壓的極性相反，零點殘存電壓自動抵消。