互感式电感传感器是将被测量的变化转换为变压器互感的变化,变压器初级线圈输入交流电压,次级线圈通过互感产生相应的电动势。由于互感式电感传感器通常采用两个次级线圈,且组成差动的结构形式,因而也将其称之为差动变压器式传感器。
1.差动变压器式传感器的结构形式
差动变压器式传感器有不同的结构形式,变气隙式和螺管式的结构示意图如图2-17所示。这两种结构形式的工作原理相似,均可用于位移、振动、加速度等物理量的测量。
2.差动变压器式传感器工作原理
变压器的初、次级线圈绕于同一个铁心上,当初级线圈输入交流电i1时,次级线圈产生的互感电动势e12与初次级线圈的互感系数M和初级电流的变化率di1/dt有如下关系:
图2-17b差动变压器式传感器的等效电路如图2-18所示。变压器两个次级线圈匝数相同,反极性串联后使传感器的输出电压u0等于两次级线圈互感电动势之差(u0=e1-e2)。当传感器初级线圈W通入交流电i1时,次级线圈W1和W2便产生互感电动势e1、e2。铁心处于中间位置(无位移)时,两次级线圈的互感系数M1、M2相等,其互感电动势大小相等,故u0=0(图2-19a);铁心上移时,M1增大、M2减小,故e1≠e2,u0≠0,u0的幅值随铁心上移量x的增加而增大(图2-19b);铁心下移时,M1减小、M2增大,也使e1≠e2,u0的幅值随铁心下移量x的增加而增大(图2-19c)。
图2-17 差动变压器式传感器
a)变气隙式 b)螺管式(www.xing528.com)
1—初级线圈 2—次级线圈 3—衔铁 4—铁心
图2-18 差动变压器电路原理
图2-19 差动变压器式传感器工作电压波形
a)铁心未移动 b)铁心上移 c)铁心下移
3.差动变压器式传感器的特点
差动变压器式传感器具有较好的线性度、较大的测量范围,可以测量±100mm的机械位移量,测量精度较高;此外,还具有灵敏度高、结构简单、性能可靠、输出功率大等优点,因此被广泛应用于直线位移,以及可以转换为位移变化的压力、质量、振动、加速度、应变等参数的测量。差动变压器式传感器的缺点是体积大,响应速度较低。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。