互感式传感器PPT课件.pptx

工作原理类似于变压器。初、次级绕组的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。
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，且以差动方式输出，相当于变压器的副边。所以又把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称为差动变压器。
1
2
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4
原理:电磁感应
M(互感)
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差动变压器的等效电路
差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、
磁滞损耗和分布电容等影响）时的等效电路：
～
～
～
e2
R21
R22
e21
e22
e1
R1
M1
M2
L21
L22
L1
I1
e1初级线圈激励电压
L1,R1初级线圈电感和电阻
M1,M1分别为初级与次级线圈1,2间的互感
L21,L22两个次级线圈的电感
R21,R22两个次级线圈的电阻
当次级开路时，初级绕组的交流电流为：
次级绕组的感应电动势为：
由于次级绕组反向串接，故差动变
压器输出电压为
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1、激励电压幅值与频率的影响
误差因素分析
2、温度变化的影响
　　周围环境温度的变化，引起线圈及导磁体磁导率的变化，从而使线圈磁场发生变化产生温度漂移。因此，采用差动电桥可以减少温度的影响。
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3、零点残余电压
定义：把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余 电压。（x＝0， U0＝UZ≠0)
0
Ｕ０
x
ＵＺ
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0
Ｕ０
x
ＵＺ
零点残余电压的大小是判别传感器质量的重要标志之一 。因为如果零点残余电压过大，会使灵敏度下降，非线性误差增大。所以，在制造传感器时，要规定其零点残余电压不得超过某一定值。
例如某自感测微仪的传感器，经200倍放大后，在放大器末级测量，零点残余电压不得超过80mv 。
仪器在使用过程中，若有迹象表明传感器的零点残余电压太大，就要进行调整。
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1 基波正交分量
(a)残余电压的波形
(b)波形分析
1
3
2
4
5
UZ
t
Ui
UZ
U
t
2 基波同相分量
3 二次谐波
4 三次谐波
5 电磁干扰
零点残余电压波形
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零点残余电压产生原因P68：
①基波分量
两个二次测量线圈的等效参数（电感、电阻）不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，不能达到幅值和相位同时相同。
②高次谐波
由于导磁材料(铁心)磁化曲线(B-H特性)的非线性 、磁滞损耗和两线圈磁路的不对称，造成两线圈中某些高次谐波成分不一样，不能互相抵消
激励电流波形失真，其内含高次谐波分量
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1．从设计和工艺上保证结构对称性

力求做到磁路对称，线圈对称，线圈绕制要均匀。铁芯材料要均匀，要经过热处理去除机械应力和改善磁性。
消除零点残余电压方法：P68
相敏检波电路不仅可鉴别衔铁移动方向，而且把衔铁在中间位置时的零点残余电压消除掉。
2．选用合适的测量线路
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3．采用补偿线路
在差动变压器次级绕组侧串、并联适当数值的电阻、电容元件，当调整这些元件时，可使零点残存电压减小。
补偿原理：改变二次侧线圈的阻抗，使两二次输出电压的大小和相位改变，使零点电压最小。
补偿零点残余电压的电路
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能辨别移动方向
消除零点残余电压
（1）差动整流电路
（2）相敏检波电路
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