[实用新型]一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种位移传感器，尤其是一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器。

背景技术

差动变压器式位移传感器的应用已有几十年的历史，它具有抗干扰能力强、使用寿命长、能适应各种恶劣环境等特点而被广泛应用。然而，差动变压器（LVDT）有一定的温度漂移，这种漂移长期以来一直没能得到很好的解决，这直接影响到差动变压器式位移传感器的精度，只能使这种传感器应用在中低精度的场所，传统的差动变压器式位移传感器的原理框图如图1所示。

由图1可以看出传感器的输出信号是由两次级线圈上的电压相减而成。当铁芯在中间位置时，两次级线圈上的温漂相减而抵消；当铁芯偏离中间位置时，两次级线圈的温漂一大一小，他们相减无法抵消而产生温漂。这种温漂随着铁芯的偏移量增大而增大，温漂曲线如图2所示，其中其中横坐标轴S为位移，纵坐标轴V为输出信号。差动变压器（LVDT）的温漂非常复杂，这也就是长期以来一直没能得到很好解决的原因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、能够最大程度减小温漂、精度高的温漂系数可调的差动变压器式位移传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器，包括差动变压器LVDT，所述差动变压器LVDT的初级线圈与电压/电流混合激励电路的输出端相连，差动变压器LVDT的初级线圈与电压/电流混合激励电路构成回路，电压/电流混合激励电路的输入端与震荡器的输出端相连，差动变压器LVDT的次级线圈与解调放大电路的输入端相连。

由上述技术方案可知，本实用新型与传统的差动变压器式位移传感器相比，将恒压激励电路改成电压/电流混合激励电路，这种电压/电流混合激励电路会产生温漂，根据阻抗回路原理，其温漂方向与η的温漂方向相反，通过改变电压/电流混合比使其温漂与η的温漂大小相等方向相反，这样就能很好的解决差动变压器的温漂问题。本实用新型的成本低，大大提高了位移传感器的精度。

附图说明

图1是传统的差动变压器式位移传感器的电路框图；

图2是差动变压器LVDT的温漂曲线；

图3、4均为本实用新型的电路框图。

具体实施方式

一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器，包括差动变压器LVDT，所述差动变压器LVDT的初级线圈与电压/电流混合激励电路2的输出端相连，差动变压器LVDT的初级线圈与电压/电流混合激励电路2构成回路，电压/电流混合激励电路2的输入端与震荡器1的输出端相连，差动变压器LVDT的次级线圈与解调放大电路3的输入端相连，如图3所示。

由于构成差动变压器LVDT的所有材料几乎都会产生温漂，只不过它们的影响量有大有小，下面对影响量较大的差动变压器LVDT材料作出介绍。

第一，内外管：内外管会产生电涡流，这种电涡流对差动变压器LVDT是损耗，损耗的大小与内外管的电阻率有关，而电阻率会受温度的影响。因此，内外管会产生温漂，其温漂的性质是正温漂，即内外管的温度升高时，位移传感器的输出也随着升高；

第二，线圈：线圈的电阻和体积会随着温度的升高而增大，这会引起初次级互感量的变化而产生温漂。线圈温漂的性质是负温漂，即线圈的温度升高时，传感器的输出随着降低。

第三，铁芯：铁芯既是导磁体又是涡流体，当铁芯温度升高时，导磁率会下降，它的影响远远大于涡流的影响。铁芯温漂的性质是负温漂，铁芯的个体差异比较大，它们的温漂差别有时可达几十倍，这与它们的材料成分、含杂质的多少、热处理、工作频率等因素有关。

从以上分析可以看出，差动变压器LVDT的温漂非常复杂，这也是长期以来一直温漂没能得到很好解决的原因。

所有的变压器初次级电压关系可由公式（1）表达：

Vc = ηVo                    （1）

式（1）中Vc是次级电压，Vo是初级电压，η是系数，它与变压器的涡流损耗、铁芯的导磁率、线圈的变压比、震荡频率等因数有关。如果Vo是稳定的恒压源，那么输出电压Vc就会随着η的波动而波动。