故i４＞ i３，流经RL的电流为 i０= i４－ i３ ＞０
-
U1 0
e1 + -
e2
+
T1
D1
R
R
D2
D3 R
R D4
RL
-
u1
+
T2
负半周时
i1

R
u2 RL
i１= i２
i1
i2
i2

R
u1 RL
i０= i１－ i２ =０
②当衔铁在零位以上时，Ｕ１与Ｕ２同频同相。
+
U1 0
e1 +
e2
-
T1
D1
R
R
D2
D3 R
R D4
RL
+
u1
+
U 2
u2
-
T2
正半周时
i4
i4

u1e2 R RL
i3
i3

u2 e2 R RL
Ｕ０
ＵＺ
x 0
Ｕ０
ＵＺ
x
0
零点残余电压的大小是判别传感器质量的重要标志
之一 。因为如果零点残余电压过大，会使灵敏度下降，
非线性误差增大。所以，在制造传感器时，要规定其
零点残余电压不得超过某一定值。
例如某自感测微仪的传感器，经200倍放大后，在放大 器末级测量，零点残余电压不得超过80mv 。
仪器在使用过程中，若有迹象表明传感器的零点残余电压 太大，就要进行调整。
补偿零点残余电压的电路
3.2.3测量电路
• 能辨别移动方向 • 消除零点残余电压 • （1）差动整流电路 • （2）相敏检波电路 •
• 1 差动整流电路
整流原理:把差动变压器的两个次级输 出电压分别整流, 然后将整流的电压
或电流的差值作为输出。
电阻R0用于调整零点残余电压。
整流器件:二极管及由 它们组成的电桥。
②高次谐波 由于导磁材料(铁心)磁化曲线(B-H特性)的非线性 、
磁滞损耗和两线圈磁路的不对称，造成两线圈中某些高 次谐波成分不一样，不能互相抵消
激励电流波形失真，其内含高次谐波分量
消除零点残余电压方法：P68
1．从设计和工艺上保证结构对称性 力求做到磁路对称，线圈对称，线圈绕制要均匀。铁
芯材料要均匀，要经过热处理去除机械应力和改善磁性。
3.2 互感式传感器---差动变压器 3.2.1 互感式传感器的结构与工作原理
差动变压器结构形式：变隙式、变面积式和螺线管 式等。目前多采用螺管型差动变压器。
21 3
4
螺管型差动变压器 1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁
21 3
工作原理类似于变压器。初、
次级绕组的耦合能随衔铁的移动
而变化，即绕组间的互感随被测 4 位移的改变而变化。
铁 芯U24 在 零U68 位 以 U2
铁U24
t
芯
在 U68
t
零 位 U2
t t
上
t
t
铁芯U24 在零U68
t
位
t
以U2
下
t
（2）半波电压输出
a b
c d
衔铁上移 衔铁下移
正半周二极管均导通 Eab Ecd 负半周二极管截止。U2 0 正半周二极管均导通 Eab Ecd 负半周二极管截止。U2 0
U1 0
T1
D1
R
R
D2
D3 R
R D4
RL
+
u1
u2
U 2
T2
正半周时:
i4
i3
i4

u1 R RL
i3

R
u2 RL
u1= u２
i３= i４位如,i果则０存可=在以i４零通-点过i３电调=０
节F,点,使IO为0
U1 0
T1
D1
R
R
D2
D3 R
R D4
RL
u- 1
+
u-2
U 2
（1）全波电压输出
U2=U24- U68
衔铁上移 Eab Ecd
衔铁下移 Eab Ecd
U24 U68 U2 0 U24 U68 U2 0
U2=U24- U68
衔铁上移 衔铁下移
Eab Ecd Eab Ecd
U24 U68 U2 0 U24 U68 U2 0
U2 0 U2 0
2． 二级管相敏检波电路
参考电压Ｕ２和差动变压器的输出电压Ｕ１同频，经过 移相器使Ｕ２和Ｕ１保持同相或反相，且满足Ｕ２＞＞Ｕ１
e1
U 差动变压器
的输出电压 1
e2
T1
D1
R
R
D2
D3 R
R D4
RL
u1
U 2 参考电压
u2
T2
① 当衔铁在中间位置时，Ｕ１=0,只有Ｕ２起作用。
零点残余电压波形
U
Ui
(a)残余电压的波形
UZ t
(b)波形分析
UZ
1
2
34
5 t
1 基波正交分量 2 基波同相分量 3 二次谐波4 三次谐波5 电磁干扰
零点残余电压产生原因P68：
①基波分量 两个二次测量线圈的等效参数（电感、电阻）不对
称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调 整磁芯位置时，不能达到幅值和相位同时相同。
压器输出电压为
差动变压器的等效电路
e2 e21 e22 j M1 M 2
e1
R1 jL1
LM1e,1121,初R,间M1级初1的分线级互别圈线感为激圈初励电级电感与压和次电级阻线圈
LR2211,,LR2222两两个个次次级级线线原理:电磁感应
x(位移、流量、振动） L（M(互自感感) ）U（I）
初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原 边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串 接而成，且以差动方式输出，相当于变压器的副边。所以 又把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称 为差动变压器。
差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、
R21
磁滞损耗和分布电容等影响）时的等效电路：
当次级开路时，初级绕组的交流电流为：
I1

R1
e1
jL1
～
R1 I1
次级绕组的感应电动势为：
e1
M1 ～ e21
L21 L1
e2 R22
e21 jM1I1
e22


jM
2
I1

U i
L22 M2 ～ e22
由于次级绕组反向串接，故差动变
1、激励电压幅值与频率的影响
2、温度变化的影响
周围环境温度的变化，引起线圈及导磁体磁导率的变 化，从而使线圈磁场发生变化产生温度漂移。因此，采用 差动电桥可以减少温度的影响。
e2

e21

e22


jM1

M2

R1
e1
jL1
3、零点残余电压
定义：把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余 电压。（x＝0， U0＝UZ≠0)
2．选用合适的测量线路 相敏检波电路不仅可鉴别衔铁移动方向，而且把衔
铁在中间位置时的零点残余电压消除掉。
3．采用补偿线路 在差动变压器次级绕组侧串、并联适当数值的电阻、
电容元件，当调整这些元件时，可使零点残存电压减小。 补偿原理：改变二次侧线圈的阻抗，使两二次输出电
压的大小和相位改变，使零点电压最小。