淺談差動(dòng)變壓器式傳感器及其應(yīng)用

谷守良

【摘 要】當(dāng)前傳感器朝著微型化 、數(shù)字化 、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，具有準(zhǔn)確度高、線性度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且它的應(yīng)用十分廣泛，可以說是多元化和多功能化。它相對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器有了很大的改進(jìn)，是傳統(tǒng)傳感器的升級(jí)版。本文通過淺談差動(dòng)變壓器式傳感器及其應(yīng)用，從根本上了解與熟悉差動(dòng)變壓器式傳感器與其運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】差動(dòng)變壓器式傳感器；原理；應(yīng)用

0 前言

差動(dòng)變壓器式傳感器是在傳統(tǒng)傳感器上改進(jìn)，利用物體在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量推動(dòng)電壓產(chǎn)生的變化而求出所求量的物理實(shí)驗(yàn)器材，即將各個(gè)物理量變換為電量的變化。它廣泛的應(yīng)用于各種物理量的測(cè)量，如伸長(zhǎng)、壓力、應(yīng)變、振動(dòng)、物體的厚度等。傳統(tǒng)的傳感器只能對(duì)一些物理量進(jìn)行簡(jiǎn)單且比較繁瑣的測(cè)量，這顯然難以滿足復(fù)雜系統(tǒng)的要求，所以差動(dòng)變壓器式傳感器出現(xiàn)了，它的問世預(yù)示著新時(shí)代發(fā)展的潮流，在信息化時(shí)代，要想跟上時(shí)代發(fā)展潮流，就要熟練的掌握基礎(chǔ)技術(shù)。

1 差動(dòng)變壓器式傳感器的基本情況

1.1 基本構(gòu)造

差動(dòng)變壓器是一種廣泛用于電子技術(shù)和非電量檢測(cè)中的變壓器裝置，主要是差動(dòng)變壓器式壓力傳感器、差動(dòng)變壓器式位移傳感器、差動(dòng)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(dāng)于輸入線圈，將鐵芯放置在線圈中央圓柱孔中，兩個(gè)或多個(gè)帶有鐵芯的線圈又構(gòu)成線圈組，線圈組分為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，初次級(jí)線圈間有街鐵，在互感的作用下，銜鐵能隨兩個(gè)線圈的移動(dòng)而移動(dòng)，此外，還有一些部件如鐵架、激磁線圈、補(bǔ)償線圈、屏蔽套等。

1.2 運(yùn)作原理

差動(dòng)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(gè)器件組成的變壓器，當(dāng)交流電流通過初級(jí)線圈時(shí)，就會(huì)有交流磁通在鐵芯中產(chǎn)生，從而感應(yīng)出電壓和電流。若是在初級(jí)線圈中加有適當(dāng)頻率的電壓刺激時(shí)，在兩個(gè)次級(jí)線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)使鐵芯向右或向左移動(dòng)時(shí)，在兩個(gè)次級(jí)線圈內(nèi)所感應(yīng)的電勢(shì)則會(huì)一個(gè)增加和一個(gè)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(gè)次級(jí)線圈的電勢(shì)差，因?yàn)閮蓚€(gè)次級(jí)線圈做得一樣，因此，當(dāng)鐵芯放在中央的位置時(shí)，傳感器的電壓會(huì)為零。以上就是差動(dòng)變壓器傳感器的工作原理。

1.3 工作性能

差動(dòng)變壓器式傳感器的主要的性能是靈敏度和線性度。差動(dòng)變壓器傳感器的靈敏度是指街鐵移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的輸出電勢(shì)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(dòng)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(dòng)變壓器式傳感器的靈敏度的高低與初級(jí)電壓、次級(jí)繞組匝數(shù)和激勵(lì)電壓有關(guān)。首先靈敏度與次級(jí)匝數(shù)是線性關(guān)系，次級(jí)匝數(shù)增加，靈敏度也跟著增加，但次級(jí)匝數(shù)不能無限制增加。靈敏度和初級(jí)電壓成正比關(guān)系，在頻率很低時(shí)，靈敏度隨頻率的增加而增加，但當(dāng)頻率升高，線圈的感抗大大高于其電阻時(shí)，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?？傊?，認(rèn)識(shí)差動(dòng)變壓器傳感器的性能，對(duì)于它的工作性能有個(gè)熟練的掌握，保證差動(dòng)變壓器傳感器的正確使用和工作研究的展開。

2 差動(dòng)變壓器式傳感器運(yùn)用

2.1 運(yùn)用方面

差動(dòng)變壓器傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中有著非常廣泛應(yīng)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(dòng)變壓器在許多領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)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(cè)量電路，再通過對(duì)電路各個(gè)量的數(shù)學(xué)計(jì)算計(jì)算出壓力。位移測(cè)傳感器是在電磁感應(yīng)原理下測(cè)量出位移，當(dāng)初級(jí)線圈被供給一定頻率的交變電壓時(shí)，次級(jí)線圈就產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，隨著鐵芯的位置不同， 次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不同，由電動(dòng)勢(shì)的不同推出的位移量的大小。對(duì)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(cè)物體的加速度正比，將加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰频臏y(cè)量。事實(shí)上，差動(dòng)變壓器傳感器的種類還有很多，應(yīng)用范圍也都非常的廣泛，需要相關(guān)的研發(fā)人員進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探索，以促進(jìn)差動(dòng)變壓器的進(jìn)一步應(yīng)用和改進(jìn)。

2.2 使用的范圍

差動(dòng)變壓器傳感器是非常重要的高科技產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)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(jì)各行各業(yè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用范圍廣計(jì)算方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)讓它能在各個(gè)方面都有著非常重要的應(yīng)用，接下來我們將簡(jiǎn)單的談?wù)勛儔浩鞯氖褂梅秶?。在民生鄰域中，運(yùn)用在建筑中的高度精確測(cè)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(cè)、連續(xù)鑄造間隙、砂型振動(dòng)、凸度等的誤差檢測(cè)，鐵水包、中間包的滑動(dòng)水口的位置檢測(cè)。重型電機(jī)工業(yè)鄰域上，蒸汽透平的主閥檢查，旁通閥的閥升程檢測(cè)，升降機(jī)的姿勢(shì)監(jiān)控，在航天航空鄰域的軸徑跳動(dòng)檢測(cè)、閥位檢測(cè)與控制、輥縫間隙控制等。還有復(fù)雜的金屬加工、機(jī)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?？傊儔浩鞯膽?yīng)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(xué)習(xí)，以不斷地?cái)U(kuò)大變壓器的使用范圍。

2.3 如何使用差動(dòng)變壓器

清楚差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)是正確使用它的前提。詳細(xì)閱讀差動(dòng)變壓器傳感器的使用手冊(cè)，熟悉差動(dòng)變壓器傳感器的使用準(zhǔn)則和注意事項(xiàng)，在使用前要學(xué)會(huì)并熟練掌握差動(dòng)變壓器傳感器的工作原理和足夠的知識(shí)儲(chǔ)備，主要的知識(shí)有牛頓定律、電磁感應(yīng)、壓力計(jì)算、動(dòng)量定理等。將這些準(zhǔn)備做好后，便是使用差動(dòng)變壓器，在使用時(shí)要將可能出現(xiàn)的問題事先做好應(yīng)對(duì)的措施，避免出現(xiàn)問題時(shí)一無所知。使用結(jié)束后，檢查傳感器的各個(gè)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(duì)傳感器進(jìn)行定期的檢查和維修，定期的檢查和維修有力利于差動(dòng)變壓器性能的維持和正常運(yùn)行，從而減少故障的發(fā)生，延長(zhǎng)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(yàn)豐富的工作人員摸摸運(yùn)行的部位的溫度是否正常，聽聽設(shè)備運(yùn)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(shè)備運(yùn)行參數(shù)符合規(guī)定的程度，聞聞運(yùn)行部位是否有異味。再采用先進(jìn)的科學(xué)儀表儀器來精確的測(cè)試出傳感器的運(yùn)行情況。維修的方法主要是根據(jù)設(shè)備的使用情況，參考有關(guān)維修周期、維修工作的計(jì)劃日期和大致維修工作量和設(shè)備制度。然后再依據(jù)每次維修前的準(zhǔn)備制定出確切的工作安排，最終制定出詳細(xì)而規(guī)范的維修方案。

3 結(jié)語

綜上所述，差動(dòng)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(huì)，差動(dòng)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(diǎn)是非常符合時(shí)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(dòng)變壓器傳感器不僅可以輔助設(shè)計(jì)者進(jìn)行高效的設(shè)計(jì)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(jìn)差動(dòng)變壓器的發(fā)展和進(jìn)步。重視差動(dòng)變壓器傳感器的應(yīng)用和發(fā)展，有利于推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、增強(qiáng)我國的綜合實(shí)力、和實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)為立國之本的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王偉平]