[发明专利]一种差动变压器式位移传感器

说明书

本发明提供一种差动变压器式位移传感器，其主要改进在于，所述差动变压器式位移传感器还包括内阻微变补偿模块R_补、调谐网络以及后级电路。调谐网络用于调节次级接收信号和初级激磁信号之间的相对相位，内阻微变补偿模块R_补对各绕组的内阻进行微补偿，使得由温度引起的电感、电阻变化导致的信号幅度变化最小，可实现LVDT绕组温度特性的改善，同时降低了补偿系统的整体成本。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种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(LVDT)因其可靠性和高精度广泛应用于航天航空，机械，建筑，纺织，铁路，煤炭，冶金，塑料，化工以及科研等各行各个行业，用来测量伸长,振动,物体厚度，膨胀等。

它由一个初级绕组，两个次级绕组，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。初级绕组、次级绕组分布在骨架上，绕组内部有一个可自由移动的杆状铁芯。当铁芯处于中间位置时，两个次级绕组产生的感应电动势相等，这样输出电压为零；当铁芯在绕组内部移动并偏离中心位置时，两个绕组产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级绕组的电压之差，这个输出电压值与铁芯的位移量成线性关系。

由于绕制LVDT初级和次级绕组所用铜导线的固有特性，在温度变化较大时，引起绕组有效串联电感和电阻改变，从而导致相移及幅度改变。目前一方面是通过采用对温度不敏感的合金线绕制绕组，另一方面利用次级绕组对称性，通过对次级绕组接收的信号进行数学处理，来消除温度产生的影响。然而，前种方法中合适的合金线不易寻找，且成本高昂，后者模型过于理想，实际两组次级绕组无法完全相同。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种差动变压器式位移传感器，该传感器通过调节次级接收信号和初级激磁信号之间的相对相位，并对次级绕组内阻进行微补偿，使得由温度引起的电感、电阻变化导致的信号幅度变化最小，实现了LVDT绕组温度特性的改善，同时降低了补偿系统的整体成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种差动变压器式位移传感器，包括绕于骨架之上的初级绕组L、次级绕组L1、次级绕组L2，所述次级绕组L1、所述次级绕组L2沿所述骨架的轴向分布，所述骨架中设置有铁芯；所述初级绕组的输入端连接激励信号；所述差动变压器式位移传感器还包括内阻微变补偿模块R_补、调谐网络以及后级电路，其中：

所述次级绕组L1以及所述次级绕组L2的第一端通过内阻微变补偿模块 R_补连接在一起，所述次级绕组L1的第一端以及所述次级绕组L2的第一端为同名端；

所述内阻微变补偿模块R_补包括并联的电阻R1以及热敏电阻R_NTC；在目标工作范围内，所述热敏电阻R_NTC具有负温度系数，使得所述内阻微变补偿模块R_补具有与铜导线温度系数绝对值相同、变化趋势相反的温度特性；

所述次级绕组L1以及所述次级绕组L2的第二端分别与所述调谐网络的两个输入端子连接；所述调谐网络由电阻和电容构成，其与所述次级绕组L1 以及所述次级绕组L2构成震荡电路，使得所述调谐网络的输出端的信号与所述激励信号之间的相对相位绝对值低于±2°；

所述后级电路与所述调谐网络的输出端连接，并根据所述激励信号提取所述调谐网络的输出信号中的同相分量I以及正交分量Q，并将正交分量Q 作为差动变压器式位移传感器的输出信号。