差动变压器位移传感器(2)

图3

4.差动变压器的测量电路及其仿真

差动变压器输出的是交流电压，若要用交流模拟或者数字电压表测量，只能反映铁芯位移的大小，不能反映移动的方向。另外其测量值必定含有零点残余电压。为了达到能判别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际应用中，常采用的测量电路主要有差动整流电路和相敏检波电路。一般经过相敏检波和差动整流输出地信号，还需经过低通滤波电路，把调制时引入的高频信号滤掉，只让铁芯运动产生的有用信号通过。

4.1差动整流电路

根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为“＋”，e点为“–”，则电流路径是fgdche。反之，如f点为“–”，e点为“＋”，则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的输出情况。 差分整流电路如图4所示：

图4差分整流电路

衔铁向上运动转换电路及仿真图如图5和图6所示：

图5衔铁向上运动的转换电路 仿真波形如下:

图6衔铁向上运动的仿真图

衔铁向下运动的转换电路及仿真波形如图7和图8所示：

图7衔铁向下运动的转换电路

波形如下：

图8衔铁向下运动的仿真图

4.2相敏检波电路：

在动态测量时，假定位移是正弦波，即z=Asinwt，则动态测量时，衔铁在零位以上移动和零位以下移动时 ，二次绕组输出电压的相位发生180度的变化，因此判别相位的变化就可以判别位移的极性。相敏检波电路正是通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反映位移大小又反映位移极性的测量信号。

相敏检波器的电路原理如图所示。它由四个特性相同的二极管D1~D4沿同一方向串联成一个桥式电路，各桥臂上通过附加电阻将电桥预调平衡。比较电压Ek与差动变压器输出电压具有相同的频率。经过相敏检波电路调理后，其直流输出电压信号的极性反映铁芯位移的方向。

衔铁向下运动的转换电路及仿真波形如图9和图10所示：

图9衔铁向下运动的转换电路

图10衔铁向下运动的仿真图

衔铁向上运动的转换电路及仿真波形如图11和图12所示：

图11衔铁向上运动的转换电路

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