冗余差动变压器式位移传感器设计技术研究

为了满足伺服系统位移传感器安装空间小、测量范围大及高可靠性的需求,对串联双冗余高精度差动变压器式位移传感器的设计技术进行了研究。阐述了差动变压器式位移传感器的原理和结构,介绍了串联双冗余差动变压器式位移传感器抗电磁耦合干扰、结构加固以及专用变换电路的设计方法;为提高线性度,在有限的径向安装空间,设计阶梯式线圈绕制方法,通过试验找出了最佳绕线参数,使线性度达到0.1%以上,满足了系统的高精度和高可靠性要求。     

差动变压器

差动变压器是一种能将机械位移量变换成电信号的电磁感应式位移传感器，基本上是利用圆柱形线圈内可动铁心的位移，加上圆柱形线圈内的输入线圈和输出线圈而形成的相互感应关系，可以获得与可动铁心的位移成直线比例的输出线圈的感应电压。     

差动变压器式位移传感器测量系统优化

差动变压器式位移传感器在测量小位移量时有着许多的优点。对差动变压器式位移传感器和AD698芯片(信号调理器)的工作原理作了简单的分析介绍,利用差动变压器式位移传感器线性范围大且重复性好、灵敏度和分辨力高的测量优点,配合使用AD698芯片搭建位移测量系统,精确地将差动变压器式位移传感器的机械位移转换成单极性的直流电压。同时采用曲线拟合法构建系统的智能化非线性校正模块,进一步提高了测量系统的线性度,减小了非线性误差。     

差动变压器式位移传感器检测系统研究

介绍了差动变压器位移传感器的结构和原理,分析了零点残余电压产生的原因以及对差动变压器位移传感器灵敏度、线性度、精度的影响,并给出了有效的解决方法。应用LabVIEW对差动变压器副边线圈的差动输出信号进行检相、滤波等处理。结果表明:与其他检测方法相比,该差动变压器位移传感器具有更高的灵敏度和更良好的线性度。     

针对液压检测差动变压器位移传感器的设计

介绍了采用差动变压器作为传感器,通过检测其铁芯在液压和大气压2个相反方向的压力作用下产生的位移来达到检测液压的目的。详细介绍了采用平衡调制解调器芯片实现差动变压器信号检测与处理的原理和方法。由于对差动变压器副边线圈输出的差动信号进行了检相、滤波、积分等处理,经验证明:与其它检测方法相比,该传感器具有更高的灵敏度、更高的准确度、更大的灵活性。     

差动变压器式五元位置传感器

差动变压器式五元位置传感器可以检测物体的三向平行位移以及俯仰角和偏航角。文中简要介绍了它的结构、工作原理和传输特性,详细讨论了这种传感器应用于风洞磁悬挂天平时的信号检测。     

人工心脏磁悬浮系统涡电流位移传感器的设计

设计一种用于人工心脏的非接触式涡电流位移传感器。针对人工心脏磁悬浮系统特有的钛合金隔层结构,采用有限元分析涡电流位移传感器磁场,得到其结构参数;同时研制能实时监控传感器线圈绕制的装置,以提高线圈阻抗的一致性。经对传感器性能测试,结果显示所设计的涡电流位移传感器标准偏差为3.8%,灵敏度高于10%,能满足人工心脏磁悬浮系统的要求。     

差动变压器的一种分析方法

差动变压器式传感器具有结构简单、灵敏度高、线性范围较宽的特点,广泛应用于位移测量。文中分别对输出电压、初次级线圈电感量、耦合系数等参数,进行了较详细的推导、分析和计算。该计算方法将对差动变压器式传感器的设计有一定参考价值。     

电涡流位移传感器线圈电磁场仿真分析

由于电涡流传感器的探头参数对其性能的影响比较显著,设计电涡流传感器的关键在于对探头线圈进行优化。采用有限元技术(AnsoftM axwell软件)对包括线圈和金属靶板的电涡流位移传感器进行电磁场数值仿真,得到了激励线圈的磁力线和被测靶板中电涡流的密度分布。并通过线圈等效阻抗的实验与计算结果定量比较,验证了仿真分析过程的正确性,为进一步完善传感器的理论分析和优化设计打下了基础。     

磁致伸缩液位传感器检测信号影响因素分析及实验研究

磁致伸缩液位传感器作为液位测量装置,其检测信号对磁致伸缩液位传感器性能产生直接的影响,因此检测信号影响因素分析对优化传感器的性能至关重要。本文从检测线圈结构和脉冲电流参数对检测信号的影响进行讨论,建立了基于检测线圈的等效电路模型,使得在确立线圈结构参数时有了理论依据;观察检测信号波形变化趋势,得到感应信号随影响因素的变化曲线,从而得出液位传感器最优参数。优化后的液位传感器,提高了检测信号的抗干扰能力及其稳定性。该研究结果为磁致伸缩液位传感器的优化设计提供理论基础与指导。     

原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.     

无源零磁通单匝穿心式电流互感器的研究

高精度小匝数电流互感器是测量高压电气设备泄漏电流的一种重要传感器,设计了次级为500匝的单匝穿心式电流互感器。采用零磁通补偿原理来改善互感器的比差和角差特性,将误差控制在需要的范围内,达到了0.2级精度。分别对普通电流互感器和高精度零磁通电流互感器进行了比较实验,实验数据表明了这种方法具有理想的补偿效果。     

磁轴承系统中差动变压器式位移传感器的研究

设计了用于磁悬浮轴承系统中的差动变压器式位移传感器。从基本原理出发,结合磁轴承特点,提出了改进的传感器结构方案。利用线性差动变压器的专用芯片AD598作为传感器的测量电路。实验结果表明:所设计的传感器具有较好的性能:在-0.35~0.35mm测量范围内,线性度为±1.25%,灵敏度可高达23.77mV/μm,完全适用于磁悬浮轴承系统中。     

新型环形同点单铁芯双分量磁通门传感器

双分量磁通门传感器在金属磁记忆检测中得到广泛使用,且使用的双分量磁通门传感器为双铁芯式跑道型设计的磁通门传感器。由于传感器中的双铁芯磁参数不一致、铁芯不闭合的原因,产生变压器效应,形成了测量噪声。双分量磁通门通常由两个磁通门传感器平行放置而成。因此,由于传感器铁芯参数,线圈参数不可能完全一致所造成的传感器之间的一致性差,而且双分量或多分量磁通门传感器存在着几何中心不重合的问题。本文研究设计了新型双分量磁通门传感器,采用环形铁芯设计,直接应用单铁芯调理双方向的磁通门信号,改善了双分量传感器的一致性差、几何中心不同点的问题,有效的抑制了变压器噪声,提高了磁通门传感器的测量中的测量准确度,减少了测量误差。     

一种基于AD598的精密位移传感器的研制

为了满足在野外和井下等复杂环境中精确测量位移的要求,专门研制了一种高精度、低漂移的精密位移传感器。该传感器是在传统差动变压器(LVDT)式位移传感器的基础上,采用LVDT信号处理芯片AD598来提高其性能,使传感器的精度提高到±0.05%。通过加补偿绕组,改善了传感器的温度特性。     

磁致位移传感器检测线圈和驱动脉冲优化设计

在磁致伸缩式位移传感器中,检测线圈和驱动脉冲的设计直接影响整个系统的精度.基于弹性波理论和法拉第电磁感应定律,分析了加载在波导丝上的驱动脉冲和检测线圈的各项特性参数对感应波形的影响,通过试验选择了同时满足理论推导和实际应用的最佳值并进行了相关参数优化设计.经试验验证,优化后的传感器系统能够输出高信噪比的前端感应信号.     

Fe-Ga磁致伸缩位移传感器驱动电流位置调整与回波速度校正

通过对传统Fe￣Ga磁致伸缩位移传感器驱动脉冲电流输入端位置的改进,降低了驱动脉冲电流噪声对检测线圈输出电压的影响,并使检测线圈输出电压信噪比由15.5 dB提高至23.7 dB。基于应力波无阻尼反射原理提出一种新的回波速度校正法,确立了回波速度与波导丝长度、应力波传播时间、反射波传播时间的数学关系,并给出此表达式适用的驱动脉冲电流频率范围。制作了样机,通过实验验证了此方法最大位移测量误差减小到原来的1/5,为Fe￣Ga磁致伸缩位移传感器输出性能研究提供了理论依据。     

电力变压器直流偏磁检测方法研究

电力变压器发生直流偏磁会引起变压器异常运行甚至损坏,而现有的方法不能准确检测其偏磁状态。本文提出一种新结构的磁通门传感器,该传感器从变压器铁芯磁通中提取部分分量,采用脉冲幅值法量化传感器的检测线圈输出信号从而表征变压器偏磁程度。作为验证,本文设计样机并采用10kVA电力变压器进行实验。实验结果表明,当外加偏置电流从0A到0.5A变化时,磁调制输出信号幅值呈单调变化。     

基于Ansys有限元法的电涡流位移传感器分析

为了满足磁悬浮飞轮系统高精度的位置检测要求,必须进行传感器性能的分析与设计。从涡流传感器的原理出发,利用Ansys软件进行有限元建模仿真,得到涡流传感器的阻抗与检测距离的关系,从而可得到经过测量电路后的输出电压受位移变化的影响。按照线圈仿真模型和电路中各元件的参数制成实际的传感器线圈检测回路,实验结果与仿真结果的一致性表明:基于Ansys的有限元分析法对涡流传感器设计有重要指导意义。     

便携式智能金属探测仪的研制

介绍了用于交通部门对旅客安全检查的金属探测仪设计.传感器探头由激励线圈和磁敏元件组成,输入的方波脉冲使激励线圈周围产生交变磁场,当靠近金属物时,金属内产生的涡流磁场使原激励线圈的磁场变化,位于激励线圈中央的磁敏元件将其转换为电信号,在单片机控制下进行放大处理.实测结果表明:该探测仪能检测到50cm以内的各类小块状金属物,且具有实时检测、记录、显示、存储、查询等功能,断电后能长期保存检测的记录数据.