浅谈差动变压器式传感器及其应用

谷守良

【摘 要】当前传感器朝着微型化 、数字化 、智能化和网络化方向发展，具有准确度高、线性度好、结构简单、灵敏度高、使用寿命长和环境适应性强等优点，并且它的应用十分广泛，可以说是多元化和多功能化。它相对于传统的传感器有了很大的改进，是传统传感器的升级版。本文通过浅谈差动变压器式传感器及其应用，从根本上了解与熟悉差动变压器式传感器与其运用。

【关键词】差动变压器式传感器；原理；应用

0 前言

差动变压器式传感器是在传统传感器上改进，利用物体在移动时产生的能量推动电压产生的变化而求出所求量的物理实验器材，即将各个物理量变换为电量的变化。它广泛的应用于各种物理量的测量，如伸长、压力、应变、振动、物体的厚度等。传统的传感器只能对一些物理量进行简单且比较繁琐的测量，这显然难以满足复杂系统的要求，所以差动变压器式传感器出现了，它的问世预示着新时代发展的潮流，在信息化时代，要想跟上时代发展潮流，就要熟练的掌握基础技术。

1 差动变压器式传感器的基本情况

1.1 基本构造

差动变压器是一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压器装置，主要是差动变压器式压力传感器、差动变压器式位移传感器、差动变压器式电容传感器这几种，不同种类的变压器有不同的构造，但基本的构造是一致的。线框和？铁芯构成系统的主要部分。在线框上绕有一组线圈，该线圈相当于输入线圈，将铁芯放置在线圈中央圆柱孔中，两个或多个带有铁芯的线圈又构成线圈组，线圈组分为初级线圈和次级线圈，初次级线圈间有街铁，在互感的作用下，衔铁能随两个线圈的移动而移动，此外，还有一些部件如铁架、激磁线圈、补偿线圈、屏蔽套等。

1.2 运作原理

差动变压器式传感器的工作原理是由变换交流电压、电流和阻抗这三个器件组成的变压器，当交流电流通过初级线圈时，就会有交流磁通在铁芯中产生，从而感应出电压和电流。若是在初级线圈中加有适当频率的电压刺激时，在两个次级线圈中就会产生感应电势。当使铁芯向右或向左移动时，在两个次级线圈内所感应的电势则会一个增加和一个减少。如果接成反向串联输出，则传感器的输出电压等于两个次级线圈的电势差，因为两个次级线圈做得一样，因此，当铁芯放在中央的位置时，传感器的电压会为零。以上就是差动变压器传感器的工作原理。

1.3 工作性能

差动变压器式传感器的主要的性能是灵敏度和线性度。差动变压器传感器的灵敏度是指街铁移动时产生的输出电势的变化，单位用mV/mm来表示，而线性度则是指因变量和自变量之间的线性关系，线性度具有一定的范围，差动变压器式传感器的灵敏度和线性度越高，它的工作性能也越高。差动变压器式传感器的灵敏度的高低与初级电压、次级绕组匝数和激励电压有关。首先灵敏度与次级匝数是线性关系，次级匝数增加，灵敏度也跟着增加，但次级匝数不能无限制增加。灵敏度和初级电压成正比关系，在频率很低时，灵敏度随频率的增加而增加，但当频率升高，线圈的感抗大大高于其电阻时，灵敏度则与频率无关。线性度则是和灵敏度有关，灵敏度越高线性度就越高。总之，认识差动变压器传感器的性能，对于它的工作性能有个熟练的掌握，保证差动变压器传感器的正确使用和工作研究的展开。

2 差动变压器式传感器运用

2.1 运用方面

差动变压器传感器在现实生活中有着非常广泛应用。它的种类有很多，包括压力传感器、位移传感器、加速度传感器等，这些差动变压器在许多领域都有着非常广泛的应用。对于压力传感器，主要通过弹性敏感器将非电量压力参数变为位移量送至测量电路，再通过对电路各个量的数学计算计算出压力。位移测传感器是在电磁感应原理下测量出位移，当初级线圈被供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势，随着铁芯的位置不同， 次级线圈产生的感应电动势也不同，由电动势的不同推出的位移量的大小。对于加速度传感器，主要依据的原理是牛顿第二定律即质量块的位移与被测物体的加速度正比，将加速度的测量转变为位移的测量。事实上，差动变压器传感器的种类还有很多，应用范围也都非常的广泛，需要相关的研发人员进一步学习与探索，以促进差动变压器的进一步应用和改进。

2.2 使用的范围

差动变压器传感器是非常重要的高科技产品，可广泛应用于航天航空、机械、建筑、纺织、铁路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等国民经济各行各业，结构简单使用范围广计算方法简单的优点让它能在各个方面都有着非常重要的应用，接下来我们将简单的谈谈变压器的使用范围。在民生邻域中，运用在建筑中的高度精确测量、地基的精炼挖掘上，钢铁工业邻域，高炉的炉顶水平检测、连续铸造间隙、砂型振动、凸度等的误差检测，铁水包、中间包的滑动水口的位置检测。重型电机工业邻域上，蒸汽透平的主阀检查，旁通阀的阀升程检测，升降机的姿势监控，在航天航空邻域的轴径跳动检测、阀位检测与控制、辊缝间隙控制等。还有复杂的金属加工、机床及工具定位、液压缸定位、自卸载重车等都有不同程度的用到变压器。总之，变压器的应用范围有很多，方面也很广泛，需要使用者不断的发现与学习，以不断地扩大变压器的使用范围。

2.3 如何使用差动变压器

清楚差动变压器的基本结构是正确使用它的前提。详细阅读差动变压器传感器的使用手册，熟悉差动变压器传感器的使用准则和注意事项，在使用前要学会并熟练掌握差动变压器传感器的工作原理和足够的知识储备，主要的知识有牛顿定律、电磁感应、压力计算、动量定理等。将这些准备做好后，便是使用差动变压器，在使用时要将可能出现的问题事先做好应对的措施，避免出现问题时一无所知。使用结束后，检查传感器的各个部分，无误后将传感器关好，关闭后将变压器放到规定地方。此外，还要对传感器进行定期的检查和维修，定期的检查和维修有力利于差动变压器性能的维持和正常运行，从而减少故障的发生，延长使用寿命。检查和维修步骤和方法是检查传感器的电源电压、输出电压和工作性能。主要有五大操作步骤听、摸、查、看和闻。经验丰富的工作人员摸摸运行的部位的温度是否正常，听听设备运行的声音是否有异常，查看传感器的系统是否有问题和设备运行参数符合规定的程度，闻闻运行部位是否有异味。再采用先进的科学仪表仪器来精确的测试出传感器的运行情况。维修的方法主要是根据设备的使用情况，参考有关维修周期、维修工作的计划日期和大致维修工作量和设备制度。然后再依据每次维修前的准备制定出确切的工作安排，最终制定出详细而规范的维修方案。

3 结语

综上所述，差动变压器传感器是非常重要的器材，在讲究速度和高质量的社会，差动变压器传感器灵活性、高效性和灵敏性就显得非常重要，这些优点是非常符合时代发展的步伐和潮流的，具有很大的前景。且正确的使用差动变压器传感器不仅可以辅助设计者进行高效的设计工作，提高现阶段的工作效率、降低生产成本，还可以推进差动变压器的发展和进步。重视差动变压器传感器的应用和发展，有利于推动科学技术的发展、增强我国的综合实力、和实现科学技术为立国之本的目标。

【参考文献】

[1]孔光宪，刘萍，殷磊，李海燕.差动变压器式传感器参数化仿真技术研究[J].仪器仪表学报，2009.30（12）：2562-2565.

[2]徐科军.传感器与检测技术[M].北京：电子工业出版社，2011.54-68.

[责任编辑：王伟平]