差動變壓器式傳感器怎樣測量電路

差動變壓器輸出的是用交流電壓表測量，只能反應銜鐵位移的大小，而不能反應移動方向。另外，其測量值中包含零點殘余電壓。為了達到能辨別移動方向及消除零點殘余電壓的目的，實際測量時，常常采用差動整流電路和相敏檢波電路。

1. 差動整流電路

  這種電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流電壓或電流的差值作為輸出。圖9-15給出了幾種典型的電路形式，圖a、c適用于交流負載阻抗，圖b、d適用于低負載阻抗，電阻R0用于調整零點殘余電壓。

  下面結合圖9-15c電路結構可知，不論兩個次級線圈的輸出瞬時電壓極性如何，流經電容C1的電流方向總是從2到4，流經電容C2的電流方向從6到8，故整流電路的輸出電壓為

                      U₂=U₂₄-U₆₈

  當銜鐵在零位時，因為U24=U68，所以U2=0；當銜鐵在零位以上時，因為U24>U68，則U2>0；而當銜鐵在零位一下時，則有U24<U68，則U2<0

  差動整流電路具有結構簡單、不需要考慮相位調整和零點殘余電壓的影響、分布電容影響小和便于遠距離傳輸等優點，因而獲得廣泛應用。

2. 相敏檢波電路

  電路如圖9-16所示VD₁VD₂VD₃VD₄為4個性能相同的二極管，以同一方向串聯成一個閉合回路，形成環形電橋。輸入信號u_i（差動變壓器式傳感器輸出的調幅波電壓）通過變壓器T₁加到環形電橋的一個對角線；參考信號u₀通過變壓器T₂加入環形電橋的另一個對角線；輸出線號u₁從變壓器T₁與T₂的中心抽頭引出；平衡電阻R起限流作用，避免二極管導通時變壓器T₂的次級電流過大；R_L為負載電阻。U₀的幅值要遠大于輸入信號的幅值。以便有效控制4個二極管的導通狀態，且u₀和差動變壓器式傳感器激磁電壓U₁由同一振蕩器供電，保證二者同頻、同向（或反相）。

  由圖9-17a、b、c可知，當位移△x>0時，u₂與u₀同頻同相；當位移△x<0時，u₂與u₀同頻相反。

當△x>0時，u₂與u₀為同頻同相，當u₂與u₀均為正版周時，環形電橋中二極管VD₁、VD₄截止，VD₂、VD₃導通，則可得圖9-16b的等效電路。

根據變壓器的工作原理，考慮到O、M分別為變壓器T₁、T₂的中心抽頭，則有圖中列式

       式中n₁、n₂為變壓器T₁、T₂的變比。采用電路分析的基本方法，可求得9-16b所示電路的輸出電壓u_L的表達式（如圖）

      同理，當U₂與U₀均為負半周時，二極管VD₂、VD₃截止，VD₁、VD₄導通。其等效電路如圖9-16c所示，輸出電壓u_L表達式相同，說明只要位移△x>0，不論u₂與u₀是正半周還是負半周，負載RL兩端得到的電壓uL始終為正。

當△x<0時，u₂與u₀為同頻相反。采用上述相同的分析方法不難得到當△x<0時，不論u₂與u₀是正半周還是負半周，負載電阻R_L兩端得到的輸出電壓u_L表達式為下圖

所以，上述相敏檢波電路輸出電壓U_L的變化規律充分反應了被檢測位移的變化規律，即u_L的值反應位移△x的大小，而u_L的極性則反應了位移△x的方向。