差动变压器的测量电路
传感器应用技能实训 04习题答案
技能训练四电感式传感器二、思考题1．填空题（1）单线圈螺管式电感传感器主要由螺线管线圈和可沿线圈轴向移动的衔铁组成。
（2）电感式传感器一般用于测量位移，也可用于振动、压力、荷重、流量、液位等参数的测量。
（3）对于差动变压器，当衔铁处于线圈中心位置时，两个次级绕组与初级绕组间的互感相同。
初级绕组加入激励电源后，两个次级绕组产生的感应电动势相同，输出电压为零。
但在实际应用中，铁芯处于差动线圈中心位置时的输出电压并不为零，该电压称为零点残余电压。
（4）电涡流传感器的整个测量系统由电涡流传感器和测量转换电路两部分组成。
（5）电感式接近开关是一种有开关量输出的位置传感器，利用电涡流原理制成，主要用于金属物体的位置检测及判断。
（6）单线圈螺管式电感传感器相比于变隙式电感传感器优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程的直线位移。
（7）电涡流传感器常采用谐振电路和桥式电路作为测量电路。
（8）自感式电感传感器实质上是一个带衔铁的铁芯线圈，主要由铁芯、线圈和衔铁组成。
（9）单一结构的电感传感器不适用于精密的测量，在实际工作中常采用两个电气参数和几何尺寸完全相同的电感线圈共用一个衔铁构成的差动式电感传感器，（10）互感式电感传感器主要由衔铁、初级绕组和次级绕组组成。
由于在使用时两个次级绕组反向串接，以差动方式输出，因此称为差动变压器式传感器。
2．选择题（1）通常用电感式传感器测量（ c ）。
a．电压b．磁场强度c．位移d．压力（2）单线圈螺管式电感传感器广泛用于测量（ c ）。
a．大量程角位移b．小量程角位移c．大量程直线位移d．小量程直线位移（3）差动变压器的测量电路常采用（ c ）a．直流电桥b．交流电桥c．差分相敏检波电路和差分整流电路d．运算放大器电路（4）为了使螺管式差动变压器式传感器具有较好的线性度，通常（a ）。
a．取测量范围为线圈骨架的1/10～1/4b．取测量范围为线圈骨架的1/2～2/3c．激励电流频率采用中频d．激励电流频率采用高频（5）欲测量极微小位移应选择（ a ）电感传感器；希望线性好、测量范围大，应选择（ c ）自感传感器。
《自动检测技术》习题集及部分参考答案
《自动检测技术》习题集及部分参考答案第一章传感器和测量的基本知识§1-1测量的基本概念复习思考题1．测量的定义及其内容是什么？2．直接测量和间接测量的定义是什么？3．直接测量的方法有几种方法？它们各自的定义是什么？4．仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？（学习指导p1）5．仪表分辨力的定义是什么？作业题1．测量是借助和和，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得与之间的关系。
（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）2．测量是将被测量与通过专用的技术和设备进行比表示测量结果时，必须注明（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量某0的单位）3．直接测量是从事先间的函数关系，先测出，再通过相应的函数关系，被测量的数值。
（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）4．直接测量方法中，又分，和。
（零位法；偏差法；微差法）5．零位法是指在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于该方法精度（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）6．偏差法是指测量仪表用，直接指出被测量的大小。
该法测量精度一般不高。
（指针、表盘上刻度线位移）7．微差法是和的组合。
先将被测量与一个进行用测出。
（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）8．测量仪表指示值程度的量称为精密度。
测量仪表指示值有规律地称为准确度。
（不一致；偏离真值）9．测量仪表的精确度简称，是和以测量误差的来表示。
（精度；精密度；准确度；相对值）10．显示仪表能够监测到被测量（最小变化）§1-2传感器的一般特性复习思考题1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。
2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？作业题1．传感器是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与机构。
它是检测和控制中最关键的部分。
（最初；被测量有确定对应关系；电量）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。
差动变压器的工作原理
差动变压器的工作原理
差动变压器是一种用于测量和保护电流的装置，它的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
差动变压器由两个或多个相同的绕组组成，其中一个为主绕组，用于传递电流，其他的为次要绕组，用于测量和保护。
当通过主绕组流过的电流不平衡时，即主绕组电流的分布不均匀，就会引起次要绕组上的感应电动势的不平衡。
这个不平衡的感应电动势会通过次要绕组产生一个输出信号。
差动变压器通过测量和比较主绕组和次要绕组上的输出信号，来判断主绕组电流是否平衡。
如果主绕组电流平衡，则两个绕组上的输出信号相等，差动变压器会输出一个低值或零值信号。
如果主绕组电流不平衡，则两个绕组上的输出信号不相等，差动变压器会输出一个高值信号，表示电流不平衡。
差动变压器的工作原理利用了主绕组和次要绕组之间的磁耦合关系。
当主绕组电流不平衡时，主绕组产生的磁场也不平衡，这就导致了次要绕组上的感应电动势不平衡。
通过测量次要绕组上的输出信号，可以检测和保护电流的不平衡情况，从而避免设备的损坏和电路的故障。
浅谈差动变压器式传感器及其应用
浅谈差动变压器式传感器及其应用
差动变压器式传感器是一种常用的非接触式传感器，主要用于测量物理量的变化，如位移、压力、力等。
它是由一对相互独立的电路组成，其中一个电路作为输入电路，另一个电路作为输出电路。
差动电路根据输入电路和输出电路的电势差进行测量，从而得出物理量的变化。
差动变压器式传感器的工作原理是输入电路和输出电路同时作用于磁性芯，在信号输入时，由于输入和输出电路的磁场相互作用，使得电路的感应电压发生变化。
这种电压变化的量与输入信号成正比，所以可以通过变压器的变比关系来测量输入物理量的变化。
在实际应用中，差动变压器式传感器的适用范围广泛。
其主要应用在工业自动化、航空航天、科学研究等领域。
具体应用包括以下几个方面：
1.位移测量：差动变压器式传感器可以测量物体的位移，
例如用于汽车的制动离合器，以及用于机械手和机器人系统的控制。
2.压力测量：差动变压器式传感器可以测量液体和气体的
压力，例如用于工业管道和油井等。
3.力测量：差动变压器式传感器可以测量力的大小和方向，例如用于桥梁、建筑和机器等的结构分析。
4.温度测量：差动变压器式传感器可以测量物体的温度、热量、热电势等，例如用于工业加热和冷却系统的控制。
总的来说，差动变压器式传感器具有响应速度快、测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点，使其在工程领域中应用广泛。
同时，随着科技的不断发展和创新，差动变压器式传感器也将不断发展和完善。
差动变压器测位移实验
实验十四差动变压器测位移实验一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理：差动变压器的工作原理参阅实验十一（差动变压器性能实验）。
差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，如采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区。
图14—1是差动变压器测位移原理框图。
图14—1差动变压器测位移原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。
四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按图14—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。
提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ；垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择。
当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。
）。
调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。
到此，相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。
关闭电源。
图14—2相敏检波器电路调试接线示意图1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。
按图14—3示意图安装、接线。
将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V档。
流电路图和工作原理,相敏检波电路图...)
关键词语：差动变压器式传感器工作原理，螺线管式差动变压器结构图，差动变压器等效电路图，差动变压器基本特性，差动变压器式传感器测量电路，差动整流工作原理，差动整流电路，相敏检波电路图，差动变压器式加速度传感器原理图，差动变压式传感器的应用差动变压器式传感器把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。
这种传感器是根据变压器的基本原理制成的, 并且次级绕组都用差动形式连接, 故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多, 有变隙式、变面积式和螺线管式等, 但其工作原理基本一样。
非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1～100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。
差动变压器结构形式较多, 有变隙式、变面积式和螺线管式等, 但其工作原理基本一样。
非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1～100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。
一、工作原理螺线管式差动变压器结构如图 4 -10 所示, 它由初级线圈#, 两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
螺线管式差动变压器按线圈绕组排列的方式不同可分为一节、二节、三节、四节和五节式等类型, 如图 4 - 11 所示。
一节式灵敏度高, 三节式零点残余电压较小, 通常采用的是二节式和三节式两类。
图4-11 螺线管式差动变压器结构图差动变压器式传感器中两个次级线圈反向串联, 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, 其等效电路如图 4 - 12所示。
当初级绕组w1加以激励电压1⋅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a E 2⋅和b E 2⋅。
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⋅⋅=b a E E 22。
差动变压器激励电源和测量电路设计
差动变压器激励电源和测量电路设计差动变压器激励电源和测量电路设计差动变压器激励电源和测量电路是电力系统中非常重要的一个组成部分。
差动变压器可以用来保护电力系统中的发电机、变压器、线路和负载。
它的主要作用是检测电气系统中的故障，例如短路和接地故障，然后输出信号将故障信息传递给保护装置。
在本文中，我们将详细讨论差动变压器激励电源和测量电路的设计和应用。
差动变压器是一种特殊的变压器，它的主要作用是测量电气信号中的差动电压和差动电流。
差动信号是指两个点之间的电压或电流之差。
差动变压器在电路中的应用通常包括三个部分：激励电源、测量电路和处理电路。
激励电源差动变压器的激励电源是用来激励其次级绕组以产生差动信号的。
因为差动变压器的次级绕组用于测量差动信号，因此必须提供足够的电力来驱动其次级绕组。
其中，激励电源的设计必须满足以下要求：1.电压稳定性：差动变压器激励电源的输出电压应该足够稳定，以确保它可以提供所需的电流并保持恒定的频率。
2.噪声：差动变压器激励电源应该尽可能少的产生噪声或者任何其他与电气系统中的干扰相联系的信号。
3.保证可以适应系统中的多种负载需求：差动变压器激励电源必须具有适应性，以便能够满足电力系统中的多种负载需求。
测量电路差动变压器测量电路主要用于检测电力系统中出现的差动信号。
其中测量电路的关键参数之一是其灵敏度。
一般情况下，灵敏度是指测量电路的输入信号与输出信号之间的线性关系。
另一个关键因素是测量电路的信噪比。
由于差动变压器的测量电路要感应到细微的差动信号，因此测量电路的信噪比非常重要。
其次，差动变压器测量电路的设计必须考虑到系统中可能出现的各种干扰源。
例如电流互感器、电压互感器和突发电压。
这些干扰源可能会影响差动变压器的测量电路，并导致错误报警和误判。
处理电路差动变压器的处理电路是用于处理测量电路输出信号的电路。
主要包括比较器、滤波器和逻辑电路。
比较器用于将测量电路的输出信号与预设值进行比较，以判断是否存在差动信号，从而触发故障保护功能。
差动变压器及应用
差动变压器及应⽤差动变压器及其应⽤⼀、差动变压器简介（摘⾃⽇刊《传感器技术》1986年5⽉专号）差动变压器是⼀种将机械位移变换成电信号的电磁感应式位移传感器。
它主要是靠圆筒线圈内的可动铁芯的位移，在圆筒线圈的输⼊线圈和输出线圈之间建⽴起相互感应关系，可动铁芯的位移可以通过测定与其成正⽐的输出线圈的感应电压来获得。
1、差动变压器的特点（1）线性范围的种类很多，容易根据⽤途进⾏选择，通常在±2mm～±200mm级之间有10个左右类型的品种。
（2）结构简单，所以耐振性和耐冲击性都很强。
（3）不磨损，不变质，耐久性优良。
（4）输出电压对铁⼼的位移有精确的⽐例，即直线性好。
⼀般这种传感器中全⾏程偏差⼩于1%，在⾼档品可以保证在±0.2%～±0.3%。
（5）因为灵敏度⾼，可以获得⼤的输出电压，不要求外围电路⾼级化也能检测到微⼩的位移。
（6）因为输出变化平滑，故能进⾏⾼分辨率的检测。
（7）零点稳定，以其作为测定的基准点对维持精度有好处。
（8）能够得到从500Hz到100Hz的⾼的响应速度。
2、差动变压器原理差动变压器的构造原理如图1-1所⽰，由圆筒形线圈和与其完全分离的铁芯构成。
典型的差动变压器的圆筒线圈有三只，各是总长度的三分之⼀，中间是⼀次线圈，两侧是⼆次线圈。
加⼊圆筒线圈中的铁芯⽤来在线圈中链接磁⼒线⽽构成磁路。
当在中间的⼀次线圈加上交流电压时（即激磁），由于与两端线圈的互感就产⽣了电动势（这⼀点与普通变压器相同）。
因为⼆次线圈彼此极性相反地串联，两个⼆次线圈中的感应电动势相位相反，将其相加的结果，在输出端产⽣⼆者的电位差。
相对于线圈长度⽅向的中⼼处，两个⼆次线圈的感应电压⼤⼩相等⽅向相反，因⽽输出为零。
这个位置被称为差动变压器的机械零点（或简称为零点）。
当铁芯从零点相某⼀⽅向改变位置时，位移⽅向的⼆次线圈的电压就增⼤，另⼀个⼆次线圈的电压则减⼩。
产品设计保证产⽣的电位差与铁芯的位移成正⽐。
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差动变压器的测量电路
差动火压器的输出电压是调幅被，为了辨别衔铁的位移方N，需要进行解调。
常用
的解调
电路有关动相敏检波电路与差功整流电路：采用解调电路还呵以消除零点残余电动势，减小
测量误差。
一、差功相敏检波电路的形式较多，图；—8为一全波检波电路。
图中的比较电压与
励磁电压
的频率相同、们伙同怕或反相，故接人格相器。
此电路要求比较电压的幅值尽uJ能大，一般应
为信号电压的3一5倍。
分打i该电
路J、V分4种情况：
[1)比较电压与励磁电压同祁且为正半周时等
效电路如图5—9所示。
省衔铁处于小间化置耐，点等电
位，电流等于举。
与衔铁卜移时
电位．电流方间如图所示。
当衔铁r移时，电位，电流入向如图所不。
：2)比较电压与励磁电压问相月为负半周时等
效电路如图5—1()历不。
七衔铁处于小巾J位置时，认鼠等电
位．电流等于零：
当衔铁上移时，ul?tJ24 点电位。
电流方向如图所示。
当衔铁下移时，zJl十认十
点电位，电流方向如图所水。
(3)比较电压与http://www.cdindustries.hk励磁电压反相旦为正半周时
等效电路如图5—11所示。
(1)比较电压勺励磁电比反相且为负半周时
等效电路如图5—12所示。
同理分析，可知电流方向如图所示。
同时可
知比较电乐与励磁电压反相时，电流方向也发生
了受化。
由以上分析结果uj见：太论是正半周还是负
半周，只要衔铁上移、电流都是一个方向、衔铁下
移，电流都是另一个方向。
电流的方向反映了位移的万向，电流的大小反映了位移的大小。
＝、差动整流电路
差动整流电路结构简贴片钽电容单，不需要参考电压，个需考虑相位与零点残余电动势的影响，对感
应和分布电容影响不敏感。
图5—13是差动整流的两种典型电路。
图(a)为简单的电压输出
型。
为f克服上述电路小二极管的非线性影响以及二极管的正向饱和斥降、反问漏电流的影
响，可采均图(b)所示的高精度整流电路。
刘图(a)的分析如下：
式小，A—一差动放大器的放大倍数。
对图(L)的分析如F：
缺电路bZU想二极管电路、低迥滤波器和加法器组成。
J：作时，上伞部整流钽电容电路对属的负十用整流并倒相经低通滤波得u
E2的仆半用整流并倒4K经低通滤波得认。
即输出电压的大小钽电容反映了位移的大小，输出电压的极性反映了位移的方向该电路过具有购级放大作用。
cjmc%ddz。