测量自感式传感器的电路方案

自感式传感器的测量电路有交流电桥式、交流变压器式和谐振式等几种。

1）交流电桥式测量电路

电桥输出电压与Δδ有关，相位与移动方向有关，其输出特性如图4.7所示。若设衔铁向上移动Δδ为负，则U0为负，而当衔铁向下移动Δδ为正，则U0为正，即相位差为180°。

图4.6所示为交流电桥式测量电路，传感器的两个线圈作为电桥的两个相邻桥臂Z1和Z2，另两个相邻桥臂用纯电阻Z3＝Z4＝R代替。

图4.7　差动式自感传感器的输出特性

2）变压器式交流电桥

变压器式交流电桥的结构如图4.8所示。相邻两工作臂Z1和Z2是差动式自感传感器的两个线圈的阻抗，另两个臂为交流变压器次级线圈的1/2阻抗，其每半电压为，输出电压取自A、B两点，D点电位为零。设传感器线圈为高Q值，即线圈电阻远小于其感抗，则

图4.8　变压器式交流电桥电路(www.xing528.com)

因此，衔铁上、下移动时，输出电压大小相等，极性相反，但由于是交流电压，输出指示无法判断出位移方向，必须采用相敏检波器鉴别出输出电压极性随位移方向变化而产生的变化。

3）相敏检波电路

图4.9中，L1和L2是差动式自感传感器的两个线圈的电感，作为交流电桥的相邻工作臂；C1和C2为另两个桥臂；D1、D2、D3和D4构成相敏整流器；R1、R2、R3和R4为四个线绕电阻，用于减小温度误差；输出信号由电流表指示；C3为滤波电容；供桥电压由变压器B的次级提供，加在E、F点，输出电压自G、H取出。

图4.9　带相敏检波的交流电桥

当衔铁位于中间位置时，L1＝L2，电桥平衡，UG＝UH，输出为零，电压表无指示。

当衔铁上移，上线圈L1电感增大，下线圈L2电感减小。如果输入交流电压为正半周，即E点电位为正，F点电位为负，则二极管D1和D4导通，D2和D3截止，这样，在EJGF支路中，G点电位由于L1的增大而比平衡时的电位降低，而在EKHF支路中，H点电位由于L2的减小而比平衡时的电位增高，所以，H点电位高于G点，指针正向偏转。

如果输入交流电压为负半周，即E点电位为负，F点电位为正，则二极管D1和D4截止，D2和D3导通，这样，在EKGF支路中，G点电位由于L2的减小而比平衡时减小，而在EJHF支路中，由于L1的增大，使H点电位比平衡时增大，仍然是H点电位高于G点，指针正向偏转。

当衔铁下移，上线圈L1的电感减小，下线圈L2的电感增大。同理分析可知，无论输入交流电压为正半周还是负半周，H点电位总是低于G点，指针反向偏转。

这样，相敏检波电路既能反映出位移的大小，也能判断出位移的方向。