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差動變壓器式傳感器怎樣測量電路

   2019-10-16 十二1242
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差動變壓器輸出的是用交流電壓表測量,只能反應銜鐵位移的大小,而不能反應移動方向。另外,其測量值中包含零點殘余電壓。為了達到能辨別移動方向及消除零點殘余電壓的目的,實際測量時,常常采用差動整流電路和相敏檢波電路。

1. 差動整流電路

  這種電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流,然后將整流電壓或電流的差值作為輸出。圖9-15給出了幾種典型的電路形式,圖a、c適用于交流負載阻抗,圖b、d適用于低負載阻抗,電阻R0用于調整零點殘余電壓。

轉換38

  下面結合圖9-15c電路結構可知,不論兩個次級線圈的輸出瞬時電壓極性如何,流經電容C1的電流方向總是從2到4,流經電容C2的電流方向從6到8,故整流電路的輸出電壓為

                      U2=U24-U68

  當銜鐵在零位時,因為U24=U68,所以U2=0;當銜鐵在零位以上時,因為U24>U68,則U2>0;而當銜鐵在零位一下時,則有U24<U68,則U2<0

  差動整流電路具有結構簡單、不需要考慮相位調整和零點殘余電壓的影響、分布電容影響小和便于遠距離傳輸等優點,因而獲得廣泛應用。

2. 相敏檢波電路

  電路如圖9-16所示VD1VD2VD3VD4為4個性能相同的二極管,以同一方向串聯成一個閉合回路,形成環形電橋。輸入信號ui(差動變壓器式傳感器輸出的調幅波電壓)通過變壓器T1加到環形電橋的一個對角線;參考信號u0通過變壓器T2加入環形電橋的另一個對角線;輸出線號u1從變壓器T1與T2的中心抽頭引出;平衡電阻R起限流作用,避免二極管導通時變壓器T2的次級電流過大;RL為負載電阻。U0的幅值要遠大于輸入信號的幅值。以便有效控制4個二極管的導通狀態,且u0和差動變壓器式傳感器激磁電壓U1由同一振蕩器供電,保證二者同頻、同向(或反相)。

轉換39

  由圖9-17a、b、c可知,當位移△x>0時,u2與u0同頻同相;當位移△x<0時,u2與u0同頻相反。

轉換40

當△x>0時,u2與u0為同頻同相,當u2與u0均為正版周時,環形電橋中二極管VD1、VD4截止,VD2、VD3導通,則可得圖9-16b的等效電路。

根據變壓器的工作原理,考慮到O、M分別為變壓器T1、T2的中心抽頭,則有圖中列式

轉換41


       式中n1、n2為變壓器T1、T2的變比。采用電路分析的基本方法,可求得9-16b所示電路的輸出電壓uL的表達式(如圖)

轉換42


      同理,當U2與U0均為負半周時,二極管VD2、VD3截止,VD1、VD4導通。其等效電路如圖9-16c所示,輸出電壓uL表達式相同,說明只要位移△x>0,不論u2與u0是正半周還是負半周,負載RL兩端得到的電壓uL始終為正。

當△x<0時,u2與u0為同頻相反。采用上述相同的分析方法不難得到當△x<0時,不論u2與u0是正半周還是負半周,負載電阻RL兩端得到的輸出電壓uL表達式為下圖

轉換43

所以,上述相敏檢波電路輸出電壓UL的變化規律充分反應了被檢測位移的變化規律,即uL的值反應位移△x的大小,而uL的極性則反應了位移△x的方向。

 
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