把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的,把被測位移量轉(zhuǎn)換為一次線圈與二次線圈間的互感量變化的裝置。
當(dāng)一次線圈接入激勵(lì)電源后,二次線圈就將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,當(dāng)兩者間的互感量變化時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢也相應(yīng)變化。由于兩個(gè)二次線圈采用差動(dòng)接法,故稱為差動(dòng)變壓器式傳感器,簡稱差動(dòng)變壓器。
1、差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)
差動(dòng)變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)形式較多,有變隙式、變面積式和螺線管線等。 a、b兩種結(jié)構(gòu)的差動(dòng)變壓器式傳感器,銜鐵均為板形,靈敏度高,測量范圍則較窄,一般用于測量幾微米到幾百微米的機(jī)械位移。
對于位移在1mm至上百毫米的測量,常采用圓柱形銜鐵的螺管型差動(dòng)變壓器,如c、d兩種結(jié)構(gòu)。
e、f兩種結(jié)構(gòu)是測量轉(zhuǎn)角的差動(dòng)變壓器式傳感器,通常可測到幾秒的微小位移。?非電量測量中,應(yīng)用最多的是螺線式差動(dòng)變壓器式傳感器,它可以測量范圍內(nèi)的機(jī)械位移,并具有測量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
2、差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理
差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)由鐵芯、銜鐵和線圈三部分組成。其結(jié)構(gòu)雖有很多形式,但其工作原理基本相同。差動(dòng)變壓器上下兩只鐵芯均有一個(gè)初級線圈1和一個(gè)次級線圈2。上下兩只初級線圈串聯(lián)后接交流激勵(lì)電壓,兩只次級線圈則按電勢反相串接。
將兩個(gè)匝數(shù)相等的次級繞組的同名端反向串聯(lián),當(dāng)初級繞組加以激磁電壓時(shí),根據(jù)變壓器的作用原理在兩個(gè)次級繞組和中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢;如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱,則當(dāng)活動(dòng)銜鐵處于初始平衡位置時(shí),輸出電壓為零。當(dāng)活動(dòng)銜鐵向某一個(gè)次級線圈方向移動(dòng)時(shí),則該次級線圈內(nèi)磁通增大,使其感應(yīng)電勢增加,差動(dòng)變壓器有輸出電壓,其數(shù)值反映了活動(dòng)銜鐵的位移。三段式螺管差動(dòng)變壓輸出電壓曲線如圖所示。