互感型差动变压器式电感传感器

互感型差动变压器式电感传感器是一种线圈互感值随衔铁位移改变而变化的变磁阻式传感器，其原理类似于变压器，所以也称为变压器式传感器。

    差动变压器式位移传感器是目前位移测量中应用最广的一种传感器，它是利用线圈的互感作用将位移转换成感应电势的变化。传感器本身就是一个变压器，其结构如图2. 13所示。

图2.  13  互感型差动变压器式传感器结构示意图

   1-初级线圈；2、3一次级线圈；4-衔铁

    螺线管差动变压器式传感器应用最多，由一次绕组与两个相同的二次绕组和活动衔铁组成，如图2. 13(a)所示。其等效电路如图2.14所示，图中W为变压器初级线圈，次级线圈W1与W2反极性串联。当初级线圈W加上一定的正弦交流电压u1后，在次级线圈中产生感应电动势e1和e2。当衔铁处于中间位置时，两次级线圈互感相同，感应电动势e1 =e2，输出电压为零。当衔铁在外界作用下偏离中间位置（如向上移动）时，W1互感大，W2互感小，感生电动势e1>e2，输出电压u2=e1 - e2≠0，且在传感器的量程内，移动量越大，输出电压越大。当衔铁向下移动时，W1互感小，W2互感大，感生电动势e2>e1，输出电压仍不为零，与向上移动比较，相位相差180°。

    输出电势大小反映衔铁移动的距离，而输出电势的相位反映位移的方向。差动变压器的输出电压是交流量，如用交流电压表指示，其输出值只能反映铁心位移的大小，不能反映移动的方向性。另外，次级线圈输出电压存在一定的零点残余电压，即铁心处于中间位置时，理想条件下其输出电压应为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值（从零点几毫伏到数卜毫伏）存在，输出也不为零，称为零点残余电压。这是由于次级线圈结构不对、初级线圈铜损电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等原因所形成。为此，差动变压器的后接电路需要采用既能反映铁心位移方向性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。

    图2.15所示是扩大了的零点残余电压的输出特性。零点残余电压的存在造成零点附近的不灵敏区；零点残余电压输入放大器内会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作等。

 

图2.  14螺线管差动变压器式传感器等效电路

 

图2. 15差动变压器特性曲线