差动相敏检波电路应用
2008-11-20 10:55
差动变压器式电感传感器
互感型电感传感器是利用互感M的变化来反映被测量的变化。

这种传感器实质上是一个输出电压可变的变压器。

当变压器初级线圈输入稳定交流电压后，次级线圈便会有感应电压输出，该电压随被测量的变化而变化。

差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器，其结构形式有多种，以螺管形应用较为普遍，其结构及工作原理如下图所示。

传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。

线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。

由于两个次级线圈极性反接，因此，传感器的输出电压为两者之差，即e y=e1-e2。

活动衔铁能改变线圈之间的藕合程度。

输出e y的大小随活动衔铁的位置而变。

当活动衔铁的位置居中时，e1=e2，e y=0；当活动衔铁向上移时，e1>e2，e y>0；当活动衔铁向下移时，e1<e2，e y<0。

活动衔铁的位置往复变化，其输出电压也随之变化，输出特性如下图所示。

图4.3-1
值得注意的是：首先，差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的方向；其次，交流电压输出存在一定的零点残余电压，零点残余电压是由于两个次级线圈的结构不对称，以及初级线圈铜损电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等原因所形成的。

所以，即使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。

鉴于这些原因，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。

下图所示为用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理，当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。

由表头指示输入位移量的大小和方向。

图4.3-2
差动变压器式传感器具有精度高（达0.lμm量级），线圈变化范围大(可扩大到±l00mm，视结构而定)，结构简单，稳定性好等优点，被广泛应用于直线位移测量及其它压力、振动等参量的测量。