差動變壓器的測量與調(diào)理電路設計(編輯修改稿)
2025-07-09 11:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器 、相敏檢波器和低通濾波器組成的對差動變壓器的輸出信號進行放大、移相、檢波和濾波的信號測量與調(diào)理電路。 實現(xiàn)了 對差動變壓器的輸出電壓信號從 5V 到 +5V 連續(xù)線性變化的測量。 關(guān)鍵字： 差動變壓器，信號測量，信號調(diào)理 1. 引 言 把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的 基本原理制成的， 并且 次級繞組都用差動形式連接， 故稱差動變壓器式傳感器?？梢灾苯佑糜谖灰频臏y量，還可以測量與位移有關(guān)的任何機械量，如振動、加速度、應變、比重、張力和厚度等。 差動變壓器式傳感器輸出的是交流電壓，若用交流電壓表測量，只能反映銜鐵拉移的大小，而不能反映移動方向，同時其測量值中將包含零點殘余電壓。故在 實際測量時， 通常采用差動整流電路和相敏檢波電路。 本文用到的 差 動變壓器為繞于有機玻璃上的雙層線圈，中間為軟磁鐵氧體。線性范圍： 3mm。頻率范圍 1KHz～ 10KHz。 圖 11 參考原理框圖 2. 差動變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理 差動變壓器式傳感器在測量時，能將被測位移量轉(zhuǎn)換成線圈間的互感變化 ，其典型結(jié)構(gòu)原理如圖 2l所示 :1 是輸入 線圈 （ 稱一次側(cè)線圈 ）； 2 是繞在同一線框上兩組結(jié)構(gòu)對稱的線圈 （ 稱二次側(cè)線圈 ）， 它們反向串聯(lián) 組成差動輸出 形式 ； 3是銜鐵 ， 與測量端相連 ， 它的位置變化反映被測位移的變化 。 理想差動變壓器的原理如圖 22 所示 。 當一次側(cè)線圈加人激勵電源后 ， 其二次側(cè)線圈 N2 N22產(chǎn)生感應電動勢 U2 U22， 21 1 1 22 1 1,U j M I U j M I??? ? ? ? 式中 ? 表示激勵電源角頻率 ； M M2表示一次側(cè)線圈 N1與 與二次側(cè)線圈 N2 N22之間的互感 ； I1表示一次側(cè)線圈的激勵電流 。 由于 N2 N22反向串聯(lián) ， 所示二次側(cè)線圈空載時的輸出電壓 U0為 0 21 22 1 2 1 2 1 1 = ) )U U U j M M I j M M I??? ? ?（ （ 互感系數(shù) M M2的大小與銜鐵位置有關(guān) ， 當銜鐵處于中間位置時 M1=M2=M， 所 以U0=0。 當銜鐵偏離中間位置向上移動時 ， N21互感增大 ， M1=M+△ M， N22互感減小 ，M2=M△ M， 所以 012U j MI??? ? ， 同理 ， 當銜鐵偏離中間位置向下移動時 ， 有012U j MI???。 圖 21 差動變壓器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 22 差動變壓器原理圖 1 一次側(cè)線圈 2二次側(cè)線圈 3銜鐵 4測桿 3. 差動放大器的設計 設計要求 設計一個 集成運算放大器 OP07 組成的增益可調(diào) 的 交直流放大器，可接成同相反相差動結(jié)構(gòu)，增益可調(diào)范圍為 1～ 100 倍。 電路設計 方案比較 方案一 ：經(jīng)典 四電阻 式 差動放大
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