传感器原理及电路设计第9讲课件.ppt
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1、前言,电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,具体为利用被测量(位移、振动、压力、流量、比重)的变化引起线圈自感系数L或互感系数M的变化,从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。根据转换原理的不同,电感式传感器可分为自感式(变磁阻式)和互感式(变压器式、涡流式)两大类。,0.差动变压器,差动变压器式传感器,把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的,并且次级绕组用差动形式连接,故称差动变压器式传感器。 差动变压器结构形式:变隙式、变面积式和螺线管式等。在非电量测量中,应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1100mm机械位移
2、,并具有测量精度高、灵敏度高、 结构简单、性能可靠等优点。,1.变隙式差动变压器,差动变压器式传感器,1. 工作原理初级绕组W1a=W1b=W1次级绕组W2a=W2b=W2初级绕组的同名端顺向串联次级绕组的同名端反相串联,变隙式差动变压器,差动变隙式电感,注意区别,1.变隙式差动变压器,差动变压器式传感器,1. 工作原理初级绕组W1a=W1b=W1,初级绕组的同名端顺向串联次级绕组W2a=W2b=W2,次级绕组的同名端反相串联,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a0=b0=0,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
3、相等,即e2a=e2b。由于次级绕组反相串联,因此,差动变压器输出电压Uo=e2a-e2b=0。,1.变隙式差动变压器,差动变压器式传感器,1. 工作原理初级绕组W1a=W1b=W1,初级绕组的同名端顺向串联次级绕组W2a=W2b=W2,次级绕组的同名端反相串联,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ab,互感MaMb,两次级绕组的互感电势e2ae2b,输出电压Uo=e2a-e2b0,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。,1.变隙式差动变压器,差动变压器式传感器,2. 输出特性在忽略铁损(即涡流与磁滞损耗忽略不计)、漏感以及变压器次级
4、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绕阻的直流电阻与电感。,当r1aL1a,r1bL1b时,如果不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响,可得变隙式差动变压器输出电压Uo的表达式,1.变隙式差动变压器,差动变压器式传感器,分析:衔铁于初始平衡位置,a=b=0,则Uo=0。衔铁移动(设向上为正)时,有a=0-,b=0+,可得:,“”号的意义:当衔铁向上移动时,/0定义为正,变压器输出电压Uo与输入电压Ui反相(相位差180);而当衔铁向下移动时,/0则为-|/0|,表明Uo与Ui同相。,上
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