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测试技术-4.2 差动变压器式传感器

测试技术-4.2 差动变压器式传感器

，其等效电路如图4-16所示。当初级绕组加以激励电压U
时,根据变压器的工作原理,在两个次级绕组W2a和W2b中
便会产生感应电势E2a和E2b。如果工艺上保证变压器结
构完全对称,则当活动衔铁处于初始平衡位置时，必然会使
两互感系数M1=M2。根据电磁感应原理，将有E2a=E2b
。由于变压器两次级绕组反相串联, 因而Uo=E2a-E2b=0
•
U2 U24 U68
(4-35)
4.2 差动变压器式传感器
• 当位下的衔以时方铁上，向在时则。零，有位因U2时为4<，UU2因648>，为U则U682，U4=2则<U0U6。82，>U所02的；以正而U负2当=表衔0；示铁当衔在衔铁零铁位位在移以零 • 差动整流电路具有结构简单，不需要考虑相位调整和零点
4.2 差动变压器式传感器
•
零点残余电压主要是由传感器的两次级绕组的电气参
数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等引起的。
零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组
成。基波产生的主要原因是：传感器的两次级绕组的电气
参数、几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不
等、相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感
4.2 差动变压器式传感器
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
• （a） 一节式; （b） 二节式; （c） 三节式; • （d） 四节式; （e） 五节式 • 图4-15 线圈排列方式
4.2 差动变压器式传感器
•
差动变压器式传感器中的两个次级线圈反相串联，并
且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下
路（或负载阻抗足够大）的条件下，图4-11（a）的等效电路可用图 4-12表示。图中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。

差动变压器式位移传感器

差动变压器式位移传感器
参数测量时采用交直流数字电压表直接测量输出电压由位移发生器测长设备控制铁芯的移动即可完成但为了保证测量精度测试中使用的设备其基本误差的绝对值不大于被测传感器基本误差的1转动测长仪表柄调节铁芯位置观察输出端数字电压表的数值反复调节使输出示值为最小此点即为交流差动变压器的零点其示值为零点电压值
差动变压器式位移传感器
式中：
Gr= | ∆r | ×100% ………………………………………………..(6) UN
Δr —— 同一行程同一试验点上三次测量实际输出信号之间的最大差值。
各项误差计算应符合表一规定。直流差动变压器的指定方法及误差计算可参照
上述方法进行，理论输出信号量程 NU 的计算应为：
UN = Um－Uo
五、差动变压器式位移传感器型号命名方法
3 1
N2－1
N1
2
4
N2－2
47 kΩ C*
5
N3
6
C*：0.06～0.082μf
图4 3．直流差变动压器式位移传感器（DC/DC LVDT） DC/DC LVDC 是把振荡器，相敏解调器与差动变压器封装在一起，只需提供 稳定的直流电源，就能获得与位移量成线性关系的直流电压输出。因输出信号较大， 因此，可直接配接各种记录，显示仪表。其参数见表 2。 配套本公司生产的 QSY-100 系列专用电源后还可以方便地实现零点在传感器全 行程内迁移。以供直流位移传感器作双向或单向测量。 输出特性曲线如图 5（迁零前的曲线 AOB，迁零后的曲线为 A‘B‘）
指标
精 度 0．1 级
基本误差限 ±0.1%
线性度误差 ±0.1%
回
差
0.04%
重复性误差
0.04%
0．2 级 ±0.2% ±0.2% 0.08% 0.08%

差动传感器PPT.

差动传感器PPT.

优点
• 1.使用寿命长：由于铁芯和线圈内壁存在间隙， 铁芯在运动的时候与线圈不接触，无摩擦损耗;同 时采用优良的生产工艺把骨架和所绕漆包线两者 固化为一整体，不会产生断线，开裂等故障，加 上其它的优化设计，因此传感器的使用寿命理论 上可以是无限的，据国外某机构测试此类传感器 的mtbf可达到30万小时，在实际的正常使用中可 达到数十年，其最终故障往往是人为造成或变送 器电路元器件的寿命决定的。
• 6、低噪声：对于回弹式的位移传感器，在 额定位移输出信号为10.0000v或5.0000v时 ，其纹波、干扰噪声的峰—峰值电压仅0.2 ～1.5mvp-p。
• 7、低的温度漂移：通用型中小量
• 8.无零点残余电压：由于采用了先进的检测 电路，避免了零点残余电压的存在。
• 为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的 线性度、增大传感器的线性范围，设计时 将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电 压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级 线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁 芯的位移量成线性关系。
• LVDT的工作电路称为调节电路或信号调节器。一 个典型的调节电路应包括稳压电路、正弦波发生 器、解调器和一个放大器。
• 2、多样的环境适应性：lvdt是少数几种可 以应用在多种恶劣环境下的位移传感器， 通过特殊方式进行密封处理的传感器可以 防潮、防盐雾，可以放置于承压的液体中 、气体密闭容器中，甚至于某些腐蚀性环 境中，对核辐射电磁辐射干扰不敏感，能 抗振动，具有较宽的工作温度范围-25℃～ 85℃和满足国军标—55℃～125℃工作温度 。机电分体的位移传感器单独使用可以在 200℃下工作。
SDVB20系列 直流回弹式 LVDT位移传感器
定义
LVDT（Linear Variable Differential Transformer）是线性可变差动变压器缩写， 属于直线位移传感器

最新第3章电感式传感器B--差动变压器式传感器ppt课件

最新第3章电感式传感器B--差动变压器式传感器ppt课件
②高次谐波。高次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的 非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激 励电流与磁通波形不一致产生了非正弦(主要是三次谐 波)磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。另外， 激励电流波形失真，因其内含高次谐波分量，这样也将 导致零点残余电压中有高次谐波成分。
14
消除零点残余电压方法：
(1) 差动整流电路
根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个 次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为“＋”，e点为“–”，则电 流路径是fgdche（参看图a）。反之，如f点为“–”，e点为“＋”， 则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如 何，通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的 输出情况。输出的电压波形见图（b），其值为USC=eab＋ecd。18
C1
D2
C2
A er
B
ห้องสมุดไป่ตู้
i1 i3 C R1
R2 D
i2 i4
由此可见，该电
e22
路能判别铁芯移 动的方向。
移 相 器
20
4. 差动变压器式传感器的应用
测量振动、厚度、应变、压力、加速度等各种物理量。
差动变压器式加速度传感器:
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振 动频率的10倍以上，才能得到精确的测量结果。可测量 的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～150)Hz。
2
③ 以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电容等条 件下得到的，如果考虑这些影响，将会使传感器性能变差（灵 敏度降低，非线性加大等）。但是，在一般工程应用中是可以 忽略的。
④ 以上结果是在假定工艺上严格对称的前提下得到的，而 实际上很难做到这一点，因此传感器实际输出特性如图3-13中曲 线2所示，存在零点残余电压ΔUo。

差动变压器式位移传感器

差动变压器式位移传感器

课程设计说明书传感器课程设计Course-Design of Sensor——差动变压器式位移传感器学院名称：机械工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：教授2012年01月目录第一章绪论 (2)1.1 概述 (2)1.2 设计任务 (2)第二章方案论证及选择 (3)2.1 方案论证 (3)2.2 原理简述 (4)第三章差动变压器 (5)3.1 传感器结构 (5)3.2 工作原理 (5)第四章单元电路的分析 (6)4.1 差动放大电路 (6)4.2 移相电路 (9)4.3 相敏检波电路 (10)4.4 低通滤波电路 (112)第五章电路测试及波形 (14)5.1 各电路波形 (14)5.2 位移测量数据拟合 (17)第六章心得体会 (18)第七章参考文献 (19)第八章参考文献 (19)第一章绪论1.1 概述当今时代是信息时代，在工业和科技领域信息主要是通过测量获得，在现代生产中，物质和能量在信息流指挥和控制下运动。

测控技术正成为现代生产生活中乃至高科技领域中一项必不可少的基础技术。

测控系统主要是传感器，测量放大电路和执行机构三个部分组成，而在测控系统中测量变换电路是最灵活的部分。

它的选取往往改变了整个系统性能的优劣。

所以，学习并领悟测控技术就显得十分重要了，《测试技术》是我们测控技术与仪器专业的一门专业技能课，能够运用基本测控电路知识解决日常生活中的方方面面问题也应该是本专业学生的基本素质，也鉴于这些要求，做一些测控方面的课程设计就会让我们加深对传感器技术的理解和运用，也正是因为对一些实际问题的研究，才能使我们成为真正意义上的测控技术性人才，下面就以本次才课程设计题目——差动变压器式位移传感器——做比较详细的分析。

1.2 设计任务设计要求：掌握差动变压器式位移传感器的结构，工作原理。

分析各部分电路的作用及工作原理，特别是相敏检波电路的作用，观察分析各部分的波形，给出测试结果。

《差动式传感器》ppt课件

《差动式传感器》ppt课件
〔２〕添加W2/W1的比值和减 少δ0都能使灵敏度K值提高;
〔３〕以上分析的结果是在忽 略铁损和线圈中的分布电 容条件下得到的;
〔４〕以上结果是在假定工艺 上严厉对称前提下得到的， 而实践上很难做到这一点;
〔５〕上述推导是在变压器副 边开路的情况下得到的。
图3.2.3 变隙式差动变压器输出特性 １ 理想特性；２ 实践特性
E2a jM1I1 E2b jM2I1
U 2e2Ae2BjrM 1 1 j M L 1 2U 1
.
图3.2.6 差动变压器输出电压特性曲线
.
３. 主要性能
〔1〕灵敏度 〔2〕线性度
.
灵敏度与线性度
差动变压器的灵敏度普通可达 0.5~5V/mm，行程越小，灵敏度越高。
为了提高灵敏度，励磁电压在10V左右 为宜。电源频率以400Hz~10kHz为好。
3. 压力丈量
～220V 稳压电源 振荡器 V
差动变压器
相敏检波电路
.
4. 加速度传感器 1 2 振荡器
检
滤
波
波 输出
器
器
稳压电源 a
～220V
(b)
1
(a)
加速度a方向
1 弹性支承 2 差动变压器
用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必需是振动频率的十倍以上
，才干得到准确的丈量结果。可丈量的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～ 150)Hz。丈量振动与加速的电感传感器构造图。衔铁受振动和加速度的作用
.
３.２.２螺线管式差动变压器
1. 任务原理 2. 根本特性 3. 主要性能 4. 零点剩余电压及消除方法 5. 转换电路
.
１. 任务原理
螺管型差动变压器根据初、次级陈列不同有二节式、三节式、

差动变压器式电感传感器的性能测试课件

影响因素分析
分析各因素对传感器性能的影响程度，找出关键影响因素。
优化建议
根据测试结果和影响因素分析，提出优化传感器性能的建议和改 进措施。
感您的 看
THANKS
02
差器感 感器的性能指
线性度
总结词
线性度是衡量传感器输出与输入之间线性关系的指标。
详细描述
线性度表示传感器实际输出曲线与理想直线之间的偏差程度。在性能测试中， 需要记录传感器在不同输入下的输出值，并绘制实际输出曲线，通过对比理想 直线来评估线性度。
灵敏度
总结词
灵敏度表示传感器输出变化量与输入变化量之间的比例。
位移测量
由于其高灵敏度和线性度， 差动变压器式电感传感器 常用于测量微小位移和振 动。
液位测量
在石油、化工、制药等领 域，差动变压器式电感传 感器可用于测量液位高度。
差动变压器式电感传感器的优缺点
优点
高灵敏度、高线性度、高重复性、稳 定性好、抗干扰能力强等。
缺点
易受温度、湿度等环境因素影响，需 要定期校准和维护。
03
差器感 感器的法
静态测试
总结词
在静态测试中，主要对差动变压器式电感传感器的线性度、灵敏度、零点输出和量程等 参数进行测试。
详细描述
线性度测试是评估传感器输出与输入之间是否呈线性关系，以检验其准确性。灵敏度测 试则是测量传感器在输入变化时输出的变化程度。零点输出测试是在输入为零的情况下，
检查传感器的输出是否接近零。量程测试则是确定传感器在最大或最小输入时的工作范 围。
差动变压器式电感传感器通常由初级 线圈、次级线圈和铁芯组成，初级线 圈输入交流电源，次级线圈输出感应 电动势。
工作原理基于变压器的工作原理，通 过改变铁芯的位置，使磁阻发生变化， 从而改变磁通量，进而产生感应电动 势。

【精编】差动变隙式电感传感器(1)PPT课件


差动变压器相敏检波电路
当铁心处于中间位置时，调节电阻Rp可以使零点残余电 压减小。
～
RP
移相器
差动变压器式电感位移传感器的优点：
差动变压器式电感位移传感器测量精度高， 分辨力可达0.1μm,线性范围大，有的能达到 250mm,稳定性好，使用方便。这种传感器广泛 用于直线位移、角位移以及可转换成位移的其 他机械量，如压力、重量、膨胀等。
M 1M 2,则 E 1E 2 ， E 0故 0
当铁心偏离零位向上移动时由于磁阻的影响，上面线圈中 的磁通将大于下面线圈中的磁通，所以
M1M2,则 E1E2，E 故 00,输出E 电 0与 E压 1同相位 大小与铁心关 位系 移成线性
E0E1E2(M 1M 2)d d1it
螺管式差动变压器位移传感器
总结
传感元件 原始 或传感器 输入量
差动 变压器式 位移
变换 原理
电磁 感应
物理 现象
结构型
能量 关系
控制型
输出量
互感 系数
课堂练习
6、利用差动变压器式位移传感器进行位移测量时， 为辨别物体的移动方向，处理电路中必须有的 环节是（测一）
A.滤波 B.放大 C.整流 D.相敏检波
6、利用差动变压器式位移传感器进行位移测量时， 为辨别物体的移动方向，处理电路中必须有的 环节是
（3）温度误差 （4）差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题
课堂练习
16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和 （ ）（测一）。
16、自感式位移传感器可分为变气隙型、变面积型和 （螺管型）。
27、改善电感式位移传感器的性能时需要考虑哪些因 素？（测一）
2. 在改善电感位移传感器性能要考虑的因素

传感器原理及应用-第4章 - 4.2 差动变压器式电感传感器


§4.2 差动变压器式电感传感器
二、变隙式差动变压器
2、变隙式差动变压器输出特性
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开 路（或负载阻抗足够大）的条件下的 等效电路。 不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响 时，变隙式差动变压器输出电压为
b a W2 U U 2 b a W1 1
M
基本种类
有变隙式、变面积式和螺线管式等。 应用最多的是螺线管式差动变压器。
初1 级 线 圈
3
次 级 线 圈
2
4
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
二、变隙式差动变压器
三、差动变压器式传感器测量电路
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
1、螺线管式差动变压器结构与原理
U2 r1 L1
2 2
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
2、螺线管式差动变压器输出特性
U2
M a M b U 1
r1 L1
2 2
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
二、变隙式差动变压器
三、差动变压器式传感器测量电路
根据电磁感应原理有
E E 2a 2b
变压器两次级绕组反 向串联，则差动变压器输 出电压为零。
§4.2 差动变压器式电感传感器
一、螺线管式差动变压器
2、螺线管式差动变压器输出特性
当次级两绕组反向串 联、次级开路时差动变压 器输出电压为 差动变压器输出电动势的大小和相 位可知道衔铁位移的大小和方向。
二、变隙式差动变压器
2、变隙式差动变压器输出特性

差动变压器式传感器的用途

通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻， 即
2 l1 （4-3） 0 S0 1S1 2 l2 （4-4） 0 S0 2 S2
l1 l2 2 Rm 1S1 2 S2 0 S0
2 Rm 0 S0
（1 2
L1
2
Ro

3
R Lo
U s
Ro
U o
1 —铁芯 ； 2 —线圈 ； 3 —衔铁
U o
1 —铁芯； 2 —线圈； 3 —衔铁
L1
U s
2
L2 2
1
2 Ro
图4-3 差动变隙式电感传感器
Ro 第4章 电感式传感器
3

（4-12） （4-13）
对式（4-11）、（4-13）作线性处理，即忽略高次项后，可得
L L0 0
（4-14）
第4章 电感式传感器
L 1 L0 K0 0
（4-15）
变间隙式电感传感器的 测量范围与灵敏度及线性度相矛盾 →适用于测量微小位移的场合 。 为了减小非线性误差，实际测 量中广泛采用差动变隙式电感传感器。
第4章 电感式传感器
第4章 电感式传感器
4.1 变磁阻式传感器
4.2 差动变压器式传感器
4.3 电涡流式传感器
第4章 电感式传感器
4.1 变磁阻式传感器
4.1.1 工作原理
变磁阻式传感器的
S1 W l2 1—线圈 ； l1 1 L 2
结构 : 由线圈、铁芯和衔
铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢
（4-3）
l1 S1
1 L 2 W l2
μ1——铁芯材料的导磁率； μ2——衔铁材料的导磁率； l1——磁通通过铁芯的长度； l2——磁通通过衔铁的长度； S1——铁芯的截面积； S2——衔铁的截面积； μ0——空气的导磁率； S0——气隙的截面积； δ——气隙的厚度。
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