专利名称：一种温漂系数可调的差动变压器式位移传感器的制作方法
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 n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。

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
[0010]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 = η Vo(1)式(1)中Vc是次级电压，Vo是初级电压，Il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n的波动而波动。如图4所示，所述的电压/电流混合激励电路2包括激励放大器IC，激励放大器 IC的同相输入端接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接地，激励放大器IC的反相输入端接震荡器1的输出端，激励放大器IC的输出端接差动变压器LVDT的初级线圈，电阻R2跨接在激励放大器IC的反相输入端、输出端上，电阻R3的一端接激励放大器IC的反相输入端， 电阻R3的另一端分别与电阻R4、差动变压器LVDT的初级线圈相连，电阻R4的另一端接地。 所述的差动变压器LVDT的次级线圈由第一、二次级线圈组成，第一、二次级线圈分别与解调放大电路3的输入端相连。如图4所示，震荡器1向电压/电流混合激励电路2提供一个频率为I左右的震荡信号，电阻R1、R2、R3、R4、激励放大器IC构成电压/电流混合激励电路2。在此电路中， 当电阻R3为无穷大时，电压/电流混合激励就变成了恒压激励，所谓的恒压激励是指变压器的初级电压Vo是恒定的，这时，如果产生温漂，η发生变化，则根据公式(1)可知，变压器的次级电压Vc也随之变化，导致传感器的检测精度变低；当电阻R3为零时，电压/电流混合激励就变成了恒流激励，因此改变电阻R3的阻值就能改变电压/电流混合激励比。如图4所示，电压/电流混合激励电路2对震荡信号进行放大，产生一个约5V的电压/电流混合激励信号，对差动变压器LVDT的初级进行激励。当产生温漂时，若η变小， 则差动变压器LVDT的初级线圈阻抗变大，初级电压Vo变大，由于η的变化方向与初级电压Vo的变化方向相反，能够最大程度的抵消温漂所产生的影响；反之亦成立。针对不同量程的传感器参数进行温度补偿调试，确定出电阻R3的阻值，电阻R3用于调节温漂灵敏度， 电阻R4用于配合电阻R3调节温漂灵敏度，这样就能起到很好的温度补偿作用。当差动变压器LVDT的铁芯产生位移时，两个次级线圈就产生差动信号Vl和V2，通过解调放大电路3 输出一个自动控制系统能识别的模拟信号Vc。 本实用新型与传统的电路相比，把恒压激励改成了电压/电流混合激励电路2，这种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n的温漂方向相反。通过改变电压/电流混合比，也就是改变电阻R3阻值的大小，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。
权利要求1.一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，其特征在于所述差动变压器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。
2.根据权利要求1所述的温漂系数可调的差动变压器式位移传感器，其特征在于所述的电压/电流混合激励电路(2)包括激励放大器IC，激励放大器IC的同相输入端接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接地，激励放大器IC的反相输入端接震荡器(1)的输出端， 激励放大器IC的输出端接差动变压器LVDT的初级线圈，电阻R2跨接在激励放大器IC的反相输入端、输出端上，电阻R3的一端接激励放大器IC的反相输入端，电阻R3的另一端分别与电阻R4、差动变压器LVDT的初级线圈相连，电阻R4的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的温漂系数可调的差动变压器式位移传感器，其特征在于所述的差动变压器LVDT的次级线圈由第一、二次级线圈组成，第一、二次级线圈分别与解调放大电路(3)的输入端相连。
专利摘要本实用新型涉及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。本实用新型中的电压/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。
文档编号G01B7/02GK202002607SQ20112009269
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者李为 申请人:合肥高创传感器有限公司