差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损
耗和分布电容等影响）时的等效电路：
RS1
RP M1 ～
LS1
U i ～
LP
LS2
U 0 RS2
M2 ～
螺线管式差动变压器
等效电路
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知识点 2 电感式传感器
.
当次级开路时，初级绕组的交流电流为： .
IP
Ui
RP jLP
次级绕组的感应电动势为：U. 1
弹性圆柱
薄壁圆筒受力分析
等截面悬臂梁
等强度悬臂梁
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知识点 2 电感式传感器
一、自感式传感器
1、基本变间隙自感式传感器
结构如下图所示。工作时衔铁与被测物体连接，被 测物体的位移将引起空气间隙长度发生变化。由于气隙 磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。
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知识点 2 电感式传感器
❖ 电路组装与调试 ❖ 考核 ❖ 拓展训练
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知识点 1 电阻应变式式传感器
一、应变式传感器概述
❖ 工作原理：
将被测量的变化转换成电阻值的变化，再经过转换电路变成 电信号输出。
物理量
电量
❖ 优点：
结构简单、使用方便、性能稳定、可靠、灵敏度高和测量速 度快等
❖ 应用：
广泛航空、机械、电力、化工、建筑、医学等许多领域，常 用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等
U0
2MUi
RP2 LP 2
与U1同极性
③ 铁芯下降时，M1 = M -ΔM，M2 = M +ΔM
U0
2MUi
RP2 LP 2
与U2同极性
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知识点 2 电感式传感器
零点残余电压： 当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电 压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的 电压值(从零点几mV到数十mV)存在，称为零点残余电压。ຫໍສະໝຸດ 线圈的电感N2 L
Rm
设传感器的初始间隙长度为δ0，面积为So，线性化处理
后的电感相对增量为
L L0 0
电感相对增量灵敏度K为
K L / 1
L0
0
为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变间隙 式电感传感器。
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知识点 2 电感式传感器
2、差动变间隙式传感器
如图所示为差动变间隙式电感传感器的结构原理图。 差动形式输出的总电感变化量近似为
传感器应用
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——压力检测
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项目要求
电子秤的制作
❖ 利用电阻应变式传感器 制作一个电子称，测量 范围为2kg,其分辨力 为1克，测量精度0.5 ％RD ± l字
❖ 利用数码管显示测量值 。
项目2 电子秤的制作 项目目标
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项目内容
❖ 知识点：
1、电阻应变式传感器测量压力 2、电感式传感器测量压力
则:
轴应变量
径向应变量
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由于
得
令
最终可得：
知识点 1 电阻应变式式传感器
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知识点 1 电阻应变式式传感器
2、弹性敏感元件
根据弹性元件结构形式（柱形、筒形、环形、梁式、轮辐式）和 受载性质（拉、压、弯曲、剪切等）的不同，它们可分为许多种类。 （1) 柱式弹性元件 （2）薄壁圆筒 （3）悬臂梁
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知识点 1 电阻应变式式传感器
二、电阻应变片的种类与结构 1．丝式应变片：结构如下图所示。
2、箔式应变片：如左图所示，箔材 厚度多为0.001-0.01mm。
3.薄膜应变片
3、薄膜应变片：采用真空蒸发或真 空沉积等方法，将电阻材料在基底上 制成一层各种形状的敏感栅。
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.
jM1 I P
.
U2
.
jM 2 I P
由于次级绕组反向串接，故差动变压器输出电压为
.
U 0
jM1
M2
RP
Ui
jLP
其有效值为
U0
M1 M 2 U i RP2 LP 2
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知识点 2 电感式传感器
① 铁芯处于中间位置时，M1 = M2 = M，U0 = 0 ② 铁芯上升时，M1= M +ΔM，M2= M -ΔM
c、传感器衔铁移动方向相反时
Z1 Z Δ Z、Z2 Z Δ Z，
u0 (u / 2) (Δ Z / Z )
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知识点 2 电感式传感器
（2）谐振电路
谐振电路如下图所示。图（a）中Z为传感器线圈，e为 激励电源。若谐振电路中激励源的频率为f，则可确定其工 作在谐振曲线A点。这种电路灵敏度很高，但非线性严重， 常与单线圈自感式传感器配合，用于测量范围小或线性度要 求不高的场合。
零点残余电压产生原因：
①基波分量
Ｕ０
②高次谐波
消除零点残余电压方法：
0
ＵＺ
①设计和工艺上保证结构对称性 x ②选用合适的测量线路
知识点 1 电阻应变式式传感器
三、电阻的应变效应 1、应变效应 电阻应变片的工作原理是基于金属的电阻应变效应。
一根金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻值为：
R l
S
当电阻丝受到拉力F作用时， 引起电阻值变化量为
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由上面2式相除得 dR dl dS d RlS
由
，得
所以
知识点 1 电阻应变式式传感器
电感相对变化量为 则电感相对增量灵敏度K为
结论： ①差动式比单线圈式的灵敏度高一倍； ②差动式的线性度得到明显改善。
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知识点 2 电感式传感器
3、螺管型电感式传感器
如图 所示为螺管型电感式传感器的结构图。螺管型 电感传感器的衔铁随被测对象移动，线圈磁力线路径上的 磁阻发生变化，线圈电感量也随之变化，线圈电感量的大 小与衔铁位置有关，线圈的电感量L与衔铁进入线圈的长 度x保持线性关系。
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知识点 2 电感式传感器
4、测量电路 (1) 交流变压器式电桥
z2
u/2
u0
u/2 z1
输出空载电压
u0
Z1
u
Z2
Z1
u 2
u 2
Z1 Z1
Z2 Z2
a、初始平衡状态，Z1=Z2=Z, u0=0
b、衔铁偏离中间零点时
Z1 Z Δ Z、Z2 Z Δ Z，
u0 (u / 2) (Δ Z / Z )
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知识点 2 电感式传感器
（3）调频电路 传感器自感变化将引起输出电压频率的变化
f
L C
f
G
f 1/ 2 LC
0 L
特点：灵敏度很高，但线性差，适用于线性要求不高的场合
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知识点 2 电感式传感器
二、互感式传感器---差动变压器
1、螺线管式传感器的结构与工作原理