（1）差动整流电路
(a)半波电压输出 (b)全波电压输出 （适用于高阻抗负载）
(c)半波电流输出(d)全波电流输出 （适用于低阻抗负载）
电阻R0用于调整零点残余电压
（2）相敏检波电路
(a)被测位移变化波形图；
相
敏
(b)差动变压器激励电压波形；
灵敏度高分辩力大：能测出0.01μm甚至更小的机械位
移变化，能感受小至0.1″的微小角度变化。传感器的输 出信号强，电压灵敏度一般每一毫米可达数百毫伏， 因此有利于信号的传输与放大；
重复性好线性度优良：在一定位移范围（最小几十微
米，最大达数十甚至数百毫米）内，输出特性的线性 度好，并且比较稳定，高精度的变磁阻式传感器，非 线性误差仅0.1%。
缺点： 存在交流零位信号，不宜于高频动态测量。
第一节 电感式传感器
一、工作原理
L W W 2 I I Rm
L ——线圈自感量； Ψ——线圈总磁链，单位：韦伯； I——通过线圈的电流，单位：安培； W——线圈的匝数； Rm——磁路总磁阻，单位：1/亨。
a)气隙型
b)截面型
c)螺管型
Rm
L1
差动变压器输出电压特性曲线
二、基本特性
当次级开路时，初级线圈激励电流为
I1
r1
U 1
jL1
则次级绕组中感应电势为
E 2a jM1I1
E 2b jM2 I1
次级两绕组反相串联，则
U 2
E 2a
E 2b
jM1 M2 U1
r1 jL1
输出电压有效值
U2
M1 M2 U1 r12 L1 2
1、基本特性分析：
（1）当活动衔铁处于中间位置时
M1= M2=M
则
U2=0
（2）当活动衔铁向W2a方向移动时 M1= M+ΔM, M2= M-ΔM 故
（3）当活动衔铁向W2b方向移动时 M1= M-ΔM，M2= M+ΔM 故
U2
2MU1
r12 L1 2
U2
2MU1
r12 L1 2
2、零点残余电压及消除方法
1
0
由上可见，变隙式电感传感式用于测量微小位 移时是比较精确的。为了减小非线性误差，实 际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。
差动变隙式电感传感器
1-铁芯； 2-线圈； 3-衔铁
当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量ΔL1、ΔL2
L
L1 L2
2 L0
0
1
0
2
0
4
进行线性处理忽略高次项得
L L0
2
0
灵敏度k0为
k0
L / L0
2
0
（1）差动变间隙式自感传感器的灵敏度是单线圈 式传感器的两倍。
（2）差动式的非线性项等于单线圈非线性项乘以 (Δδ/δ0)因子，因为(Δδ/δ0)<<1，所以，差动式的线性 度得到明显改善。
因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
三、测量电路
z2
u/2
零点残余电压的危害：
（1）零点残余电压使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏，限 制着分辨力的提高。
（2）零点残余电压太大，将使线性度变坏，灵敏度下降，甚至会使放 大器饱和，堵塞有用信号通过，致使仪器不再反映被测量的变化。
减小零点残余电压的措施：
（1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称。铁芯材料要均 匀，要经过热处理去除机械应力和改善磁性。两个二次侧线圈窗口要一致， 两线圈绕制要均匀一致。一次侧线圈绕制也要均匀。
变磁阻式传感器
变磁阻式传感器是利用线圈电感或互感的改变 来实现非电量电测的。它可以把输入的各种机械物 理量如位移、振动、压力、应变、流量、比重等参 数转换成电能量输出。
1、电感式传感器 2、变压器式传感器 3、电渦流式传感器
变磁阻式传感器的特点：
结构简单：工作中没有活动电接触点，因而，比电位
器工作可靠，寿命长；
一、工作原理
１-活动衔铁； ２-导磁外壳； ３-骨架； ４-匝数为W1初级绕组； ５-匝数为W2a的次级绕组； ６-匝数为W2b的次级绕组
1、活动衔铁处于初始平
衡位置时，U2=E2a-E2b=0,
即差动变压器输出电压为零；
2、当E2a、E2b随着衔铁
位移x变化时，U2也必将随x
变化。U2=E2a-E2b≠0
•
•
输出电压
•
U0
(Z1
Z1
•
Z2)U
U 2
Z1 Z2 Z1 Z2
U 2
衔铁偏离中间零点时
u0
u/2
z1
Z1 Z Z, Z2 Z Z
U0
U 2
Z Z
U 2
L L
交流变压器电路
Z1 Z Z, Z2 Z Z
U0
U 2
Z Z
U 2
L L
衔铁上下移动相同距离时，输出电压的大小相等，但方向相反，由于U0是 交流电压，输出指示无法判断位移方向，必须配合相敏检波电路来解决。
第二节 差动变压器式传感器
差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈 互感量的变化。这种传感器是根据变压器的基本原 理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称 之为差动变压器式传感器。
1、变隙式 2、变面积式 3、螺线管式
第二节 差动变压器式传感器
(a)、(b) 变隙式差动变压器； (c)、(d) 螺线管式差动变压器； (e)、(f) 变面积式差动变压器
L f1 变气隙型传感器 L f2S 变截面型传感器
二、电感式传感器输出特性
当衔铁处于初始位置时，初始电感量为
L0
W 20s0 2 0
当衔铁上移Δδ时，则 有
得到
0
L L0 L
L
L0
L
W 20s0 2( 0
)L0Leabharlann 10当Δδ/δ0 << 1时，
L L0
0
灵敏度为
k0
L / L0
1 S1
L2
1 S 2
2 0 S0
μ1 、μ2 —— 铁芯材料的导磁率；
L1 、 L2 —— 磁通通过铁芯的长度；
S1 、 S2 —— 铁芯的截面积；
μ0 —— 空气的导磁率；
S0 —— 气隙的截面积；
δ —— 气隙的厚度。
气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 ：
Rm
2 0 S0
可得
L
2
Rm
w 2 0 S0 2
（2）采用拆圈的实验方法来减小零点残余电压。其思路是，由于两个 二次侧线圈的等效参数不相等，用拆圈的方法，使两者等效参数相等。
（3）在电路上进行补偿。线路补偿主要有：加串联电阻，加并联电容， 加反馈电阻或反馈电容等。
三、测量转换电路
差动变压器输出的是交流电压，若用交流 电压表测量，只能反映衔铁位移的大小，而不 能反映移动方向。另外，其测量值中将包含零 点残余电压。为了达到能辨别移动方向及消除 零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用 差动整流电路和相敏检波电路。