如何选择互感式传感器？

1.互感式传感器的工作原理

互感式传感器是将非电量转换成线圈间互感量M 的一种磁电式传感器，也称为变压器式传感器，它由两个或多个带铁芯的电感线圈所组成，初级线圈、次级线圈之间耦合能随衔铁或两个线圈之间的相对移动而改变，能把被测量位移转换为传感器的互感变化，从而将被测位移转换为电压输出，如图9-10 所示。

图9-10 变压器式传感器结构原理示意图

(a)基本变压器型传感器
1—铁芯；2—初级线圈；3—次级线圈
(b)螺管式差动变压器
1—初级线圈；2—次级线圈；3—骨架；4—衔铁
(c)π 形差动变压器

次级线圈采用两个绕组的比较广泛，将同名端串接后，以差动方式输出的传感器，常称为差动变压器式传感器，如图9-8(b)和图9-8(c)所示。

对于差动变压器，当衔铁在中间位置时，两个次级绕组的互感相同，因而由初级激励引起的感生电动势相同。这时由于两个次级绕组s1、s2 反向串接，因而差动输出电压为零。

当衔铁移向次级绕组s1 一边，则s1 互感大，s2 互感小，因而s1 内感生电动势 大于s2 内感生电动势 ，差动输出电压不为零，且在传感器的量程内，衔铁移动量越大，差动输出电压也越大。

同理，当衔铁移向次级绕组s2 一边，则s2 互感大，s1 互感小，因而感生电动势小于，差动输出电压不为零，但同移向s1 一边相比较，输出电压反相。因此由的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。

2.差动变压器式传感器

1)螺管型差动变压器(www.xing528.com)

螺管型差动变压器按绕组排列方式有一、二、三、四、五节式。一节式的灵敏度较高，三节式的零点误差较小。图9-11 所示为二节式、三节式。无论绕组排列方式如何，其主要结构都是由三部分组成：线圈绕组、可移衔铁、导磁外壳。线圈绕组由初级线圈、次级线圈和骨架组成。线圈常用高强度漆包线绕制，一般用36 ～48 号漆包线。骨架采用高频损耗小、膨胀系数小、抗潮湿性能好的绝缘材料制成，普通的采用胶木棒，要求高的采用环氧玻璃纤维、聚砜塑料或聚四氟乙烯等。内架的加工精度要求高，尺寸和形状要求严格对称。

图9-11 绕组排列方式及基本结构

(a)二节式；(b)三节式

可移衔铁采用导磁性能良好的导磁材料，如工业纯铁、铁氧体、坡莫合金等。对于激励频率在500 Hz 以下，一般采用工业纯铁；在500 ～50 kHz 一般使用铁氧体或坡莫合金。

图9-12 π形差动变压器输出特性

导磁外壳的作用是提供磁回路、磁屏蔽和机械保护，一般与可移衔铁为相同材料。高精度差动变压器工作在高频时，一般选用坡莫合金材料。铁磁材料要经过适当热处理，以去除应力，改善磁性能。

2)π 形差动变压器

对称的π 形铁芯上有初级绕组、次级绕组，中间衔铁为平板型，这就构成了π 形差动变压器，如图9-12 所示。π 形差动变压器灵敏度较高，测量范围较小，可测位移量一般为几微米到几百微米。