差动变压器的结构及原理

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1、差动变压器的结构及原理差动变压器传感器始功变压器是互感传感器，是把被测位移的变化转换为传感器线阉的互感系数变化 的变嫩附式传感2E。其原理类似1 ：变压器。不同的是：后者为闭合磁路，前者为开磁路; 后者初、次级问的互感为常数，前者韧、次级问的力：感随铁芯移动利变。在结构上两个次级绕组反向申技，构成差动输小，故称为差动变乐器。一、差动变压器的结构差动变压器的结构形式较多，有螺管式和变隙式、变面积式等。在非电虽测量中， 应用最多的是螺线管式差动变压器，它uJ以测量1 一 loo mm机械位移，并具有测旦精度高、灵敏度高、结构简单、性能uJ靠等优点。图51所不为螺管式差动变压器的典型结构。区！因区I

2、?农级线圈初级钱圈铁芯螺傍式差动变压器出绝缘框架、铁芯（也称衔铁）祁三组线圈构成。一组为初级线圈， 另的 组为次吸线阁。初级为激励输入，两个次级线圈反串输出。变隙式差动变乐器的结构如图 i2 所示。变隙式的义敏度较高，但测量范围小.uf均于测量几微米到几百微米的线位移。变面积式差动变压器的结构All图53所水。变面积式差动变压器可测角位移，图 不为两 极型，还可制戊四极、入极、十六极TI代理型，一般可分辨军点几角秒以下的微小角 位移，线性范围达il()。二、差动变压器的工作原理亢忽略线圈肖生屯容与铁心损耗的悄况下，差动变压器的等效电路如图5九、 i 初级线圈激励电压与电流(频率为 c。 )；口

3、 i- 0u g afU5-2变隙式菱动变质器的结构團9 dpLL、及l级线圈电感与电阻；MI、M2 级与次级线冈、2间的互感；山I、Id!，R2l、Rn两个次级线圈的41感与吧阻。当初级线圈施以频率为b的激励电压uI时，根据变乐器原理，差动变乐器的开路输出电压为两次级线圈的感应电动势之差：U， Ek E 总= jtiJ (M当衔铁处于个间位量时，各两次级线圈参数、磁路尺寸相等，则M| = M，【丿 0三、差动变压器的主ATMEL代理要特性1输出特性单个欣皺线圈前输出埒件何差动变氏器的输出恃性差动变压器的输出特性如图 55 所示(1) 零点残余电动势回(a)为单个次级线圈的输出特性；图(b)为

4、差动变压器的输出 特 性。乙。、zz?分别为两次级线圈的输出感应电动势.z/z为差动输出电压，X为衔铁 偏离中心位置的距离。图中实线为理想的输出特性，虚线表不实际的输出特性。Lo则为零点残 余电动势(或称为零点残余电压)。它表示在被测位移为零时，差动变压器的输出不为零，有一 微小的输出电压。它的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，带来测量误差。此值 的大小是衡量控动变压器性能好坏的重要指标。(2) 零点残余电动势产生的原因 两个次级线圈结构上的不对称，引起两个位平衡点勃R依平衡点两者不重合。0)由铁芯材料 BII 曲线的弯曲部分导致输出电压中含高次谐波。励磁电压波形中有高次谐波。(3)

5、 消除零点残余电动势的方法 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称内部应力，使其性能均匀、稳定。磁性材料要经过处理，消除 选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路，跳可判别衔铁的移动方向，义可改 善输山特性，减小零点残余电动ATMEL势。 采用补偿电路减小零点残余电动势。图56为几种补偿电路。在差动变压器二 次侧串、并联适当的电阻电容冗件，调整相关元件，可减小零点残余电动势。辺电附补弋俎遛容补仪M阻容补偿可采用下列措施来提高灵敏度：Q) 提高线圈的 Q 值、为此照增大差动变压器的尺寸为适宜。选择较高的励磁频率。增大铁心直径，使具接近于线框内径，铁芯采用磁导率高、铁损小、涡流损耗小的

6、材料。 减少涡流损耗，为此线圈框架采用非导电的民膨胀系数小的材料。 在不位一次线圈过热的情况F，尽量提高励磁电压。4线性范围理想的差动变压器二次侧输出电压成与铁芯位移成线rf关系，实队上由于铁芯的直 径、长ATMEL代理商度、材料和线圈框架的形状、大小的小同等均对线性有直接影响。羌动变压器的 “般线性范围为线圈框架长度的1月o1八。晰于差动变压器今间部分磁场是均匀的儿较强，所 以只有中M部分线性较好。退常占线队不仅是指铁芯位移与二次电压的关系，还希胡二次侧的相角为一定值。 这一点比较难以满足。考虑到这种出家，线性范网约为全K的1/10。欲使差动变压器的http:/www.ebv.hk线性好，熙注意绕线要排列均幻和选样适峭 的励磁频率、铁芯长度以及 加强41阻等。采用祁敏整流电路村输比进行处埋小f以改善差动坐压器的线性。cjmc%ddz