淺談差動變壓器式傳感器及其應用

谷守良

【摘 要】當前傳感器朝著微型化 、數(shù)字化 、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，具有準確度高、線性度好、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、使用壽命長和環(huán)境適應性強等優(yōu)點，并且它的應用十分廣泛，可以說是多元化和多功能化。它相對于傳統(tǒng)的傳感器有了很大的改進，是傳統(tǒng)傳感器的升級版。本文通過淺談差動變壓器式傳感器及其應用，從根本上了解與熟悉差動變壓器式傳感器與其運用。

【關(guān)鍵詞】差動變壓器式傳感器；原理；應用

0 前言

差動變壓器式傳感器是在傳統(tǒng)傳感器上改進，利用物體在移動時產(chǎn)生的能量推動電壓產(chǎn)生的變化而求出所求量的物理實驗器材，即將各個物理量變換為電量的變化。它廣泛的應用于各種物理量的測量，如伸長、壓力、應變、振動、物體的厚度等。傳統(tǒng)的傳感器只能對一些物理量進行簡單且比較繁瑣的測量，這顯然難以滿足復雜系統(tǒng)的要求，所以差動變壓器式傳感器出現(xiàn)了，它的問世預示著新時代發(fā)展的潮流，在信息化時代，要想跟上時代發(fā)展潮流，就要熟練的掌握基礎(chǔ)技術(shù)。

1 差動變壓器式傳感器的基本情況

1.1 基本構(gòu)造

差動變壓器是一種廣泛用于電子技術(shù)和非電量檢測中的變壓器裝置，主要是差動變壓器式壓力傳感器、差動變壓器式位移傳感器、差動變壓器式電容傳感器這幾種，不同種類的變壓器有不同的構(gòu)造，但基本的構(gòu)造是一致的。線框和？鐵芯構(gòu)成系統(tǒng)的主要部分。在線框上繞有一組線圈，該線圈相當于輸入線圈，將鐵芯放置在線圈中央圓柱孔中，兩個或多個帶有鐵芯的線圈又構(gòu)成線圈組，線圈組分為初級線圈和次級線圈，初次級線圈間有街鐵，在互感的作用下，銜鐵能隨兩個線圈的移動而移動，此外，還有一些部件如鐵架、激磁線圈、補償線圈、屏蔽套等。

1.2 運作原理

差動變壓器式傳感器的工作原理是由變換交流電壓、電流和阻抗這三個器件組成的變壓器，當交流電流通過初級線圈時，就會有交流磁通在鐵芯中產(chǎn)生，從而感應出電壓和電流。若是在初級線圈中加有適當頻率的電壓刺激時，在兩個次級線圈中就會產(chǎn)生感應電勢。當使鐵芯向右或向左移動時，在兩個次級線圈內(nèi)所感應的電勢則會一個增加和一個減少。如果接成反向串聯(lián)輸出，則傳感器的輸出電壓等于兩個次級線圈的電勢差，因為兩個次級線圈做得一樣，因此，當鐵芯放在中央的位置時，傳感器的電壓會為零。以上就是差動變壓器傳感器的工作原理。

1.3 工作性能

差動變壓器式傳感器的主要的性能是靈敏度和線性度。差動變壓器傳感器的靈敏度是指街鐵移動時產(chǎn)生的輸出電勢的變化，單位用mV/mm來表示，而線性度則是指因變量和自變量之間的線性關(guān)系，線性度具有一定的范圍，差動變壓器式傳感器的靈敏度和線性度越高，它的工作性能也越高。差動變壓器式傳感器的靈敏度的高低與初級電壓、次級繞組匝數(shù)和激勵電壓有關(guān)。首先靈敏度與次級匝數(shù)是線性關(guān)系，次級匝數(shù)增加，靈敏度也跟著增加，但次級匝數(shù)不能無限制增加。靈敏度和初級電壓成正比關(guān)系，在頻率很低時，靈敏度隨頻率的增加而增加，但當頻率升高，線圈的感抗大大高于其電阻時，靈敏度則與頻率無關(guān)。線性度則是和靈敏度有關(guān)，靈敏度越高線性度就越高。總之，認識差動變壓器傳感器的性能，對于它的工作性能有個熟練的掌握，保證差動變壓器傳感器的正確使用和工作研究的展開。

2 差動變壓器式傳感器運用

2.1 運用方面

差動變壓器傳感器在現(xiàn)實生活中有著非常廣泛應用。它的種類有很多，包括壓力傳感器、位移傳感器、加速度傳感器等，這些差動變壓器在許多領(lǐng)域都有著非常廣泛的應用。對于壓力傳感器，主要通過彈性敏感器將非電量壓力參數(shù)變?yōu)槲灰屏克椭翜y量電路，再通過對電路各個量的數(shù)學計算計算出壓力。位移測傳感器是在電磁感應原理下測量出位移，當初級線圈被供給一定頻率的交變電壓時，次級線圈就產(chǎn)生了感應電動勢，隨著鐵芯的位置不同， 次級線圈產(chǎn)生的感應電動勢也不同，由電動勢的不同推出的位移量的大小。對于加速度傳感器，主要依據(jù)的原理是牛頓第二定律即質(zhì)量塊的位移與被測物體的加速度正比，將加速度的測量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y量。事實上，差動變壓器傳感器的種類還有很多，應用范圍也都非常的廣泛，需要相關(guān)的研發(fā)人員進一步學習與探索，以促進差動變壓器的進一步應用和改進。

2.2 使用的范圍

差動變壓器傳感器是非常重要的高科技產(chǎn)品，可廣泛應用于航天航空、機械、建筑、紡織、鐵路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等國民經(jīng)濟各行各業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單使用范圍廣計算方法簡單的優(yōu)點讓它能在各個方面都有著非常重要的應用，接下來我們將簡單的談談變壓器的使用范圍。在民生鄰域中，運用在建筑中的高度精確測量、地基的精煉挖掘上，鋼鐵工業(yè)鄰域，高爐的爐頂水平檢測、連續(xù)鑄造間隙、砂型振動、凸度等的誤差檢測，鐵水包、中間包的滑動水口的位置檢測。重型電機工業(yè)鄰域上，蒸汽透平的主閥檢查，旁通閥的閥升程檢測，升降機的姿勢監(jiān)控，在航天航空鄰域的軸徑跳動檢測、閥位檢測與控制、輥縫間隙控制等。還有復雜的金屬加工、機床及工具定位、液壓缸定位、自卸載重車等都有不同程度的用到變壓器。總之，變壓器的應用范圍有很多，方面也很廣泛，需要使用者不斷的發(fā)現(xiàn)與學習，以不斷地擴大變壓器的使用范圍。

2.3 如何使用差動變壓器

清楚差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)是正確使用它的前提。詳細閱讀差動變壓器傳感器的使用手冊，熟悉差動變壓器傳感器的使用準則和注意事項，在使用前要學會并熟練掌握差動變壓器傳感器的工作原理和足夠的知識儲備，主要的知識有牛頓定律、電磁感應、壓力計算、動量定理等。將這些準備做好后，便是使用差動變壓器，在使用時要將可能出現(xiàn)的問題事先做好應對的措施，避免出現(xiàn)問題時一無所知。使用結(jié)束后，檢查傳感器的各個部分，無誤后將傳感器關(guān)好，關(guān)閉后將變壓器放到規(guī)定地方。此外，還要對傳感器進行定期的檢查和維修，定期的檢查和維修有力利于差動變壓器性能的維持和正常運行，從而減少故障的發(fā)生，延長使用壽命。檢查和維修步驟和方法是檢查傳感器的電源電壓、輸出電壓和工作性能。主要有五大操作步驟聽、摸、查、看和聞。經(jīng)驗豐富的工作人員摸摸運行的部位的溫度是否正常，聽聽設備運行的聲音是否有異常，查看傳感器的系統(tǒng)是否有問題和設備運行參數(shù)符合規(guī)定的程度，聞聞運行部位是否有異味。再采用先進的科學儀表儀器來精確的測試出傳感器的運行情況。維修的方法主要是根據(jù)設備的使用情況，參考有關(guān)維修周期、維修工作的計劃日期和大致維修工作量和設備制度。然后再依據(jù)每次維修前的準備制定出確切的工作安排，最終制定出詳細而規(guī)范的維修方案。

3 結(jié)語

綜上所述，差動變壓器傳感器是非常重要的器材，在講究速度和高質(zhì)量的社會，差動變壓器傳感器靈活性、高效性和靈敏性就顯得非常重要，這些優(yōu)點是非常符合時代發(fā)展的步伐和潮流的，具有很大的前景。且正確的使用差動變壓器傳感器不僅可以輔助設計者進行高效的設計工作，提高現(xiàn)階段的工作效率、降低生產(chǎn)成本，還可以推進差動變壓器的發(fā)展和進步。重視差動變壓器傳感器的應用和發(fā)展，有利于推動科學技術(shù)的發(fā)展、增強我國的綜合實力、和實現(xiàn)科學技術(shù)為立國之本的目標。

【參考文獻】

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