傳感器是基于將電感線圈的自感變化代替被測量的變化,從而實現位移、壓強、荷重、液位等參數測量。互感式傳感器則是把被測量的變化轉換為變壓器的互感變化。變壓器初級線圈輸入交流電壓,次級線圈則互感應出電勢。由于變壓器的次級線圈常接成差動形式,故又稱為差動變壓器式傳感器。
差動變壓器結構形式較多,但其工作原理基本相同,下面介紹螺管形差動變壓器。它可以測量1~100mm的機械位移,并具有測量精度高、靈敏度高、結構簡單、性能可靠等優點，因此被廣泛用于這些位移量的測量。
結構與工作原理
螺線管式差動變壓器結構如圖9-11所示,它由初級線圈,兩個次級線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。
螺線管式差動變壓器按線圈繞組排列方式不同可分為一節、二節、三節、式等類型,如圖9-12所示。一節式靈敏度高,三節式零點殘余電壓較小,通常采二節式和三節式兩類。
差動變壓器式傳感器中兩個次級線圈向串聯,在忽略鐵損,導磁體磁阻和線電容的理想條件下,其等效電路如圖9-13示。當初級繞組?1加以激勵電壓U1時,根據變壓器的工作原理,在兩個次級繞組?2a和?2b中便會產生感應電勢E2a和E2a。由于變壓器兩次級繞組反向串聯，因而U2=E2a-E2b=0，即差動變壓器輸出電壓為零。
當活動銜鐵向上移動時，由于磁阻的影響，?2a中磁通將大于?2b，使M1＞M2，因而E2a增加，而E2b減小。因為U2=E2a-E2b，所以，當E2a、E2b隨著銜鐵位移x變化時,U2也必將隨二變化。圖9-14給出了變壓器輸出電壓U2。與活動銜鐵位移的關系曲線。實際上,當街鐵位于中心位置時,差動變壓器輸出電壓并不等于零。我們把差動變壓器在零位移時的輸出電壓稱為零點殘余電壓,記作Ux，它的存在使傳感器的輸出特性不過零點,造成實際特性與理論特性不完全一致。零點殘余電壓主要是因傳感器的兩次級繞組的電氣參數與幾何尺寸不對稱,以及磁性材料的非線性等問題引起的。零點殘余電壓的波形十分復雜,主要由基波和高次諧波組成。基波產生的主要原因是:傳感器的兩次級繞組的電氣參數和幾何尺寸不對稱,導致它們產生的感應電勢的幅值不等.相位不同,因此不論怎樣調整銜鐵位置,兩線圈中感應電勢都不能完全抵消。高次諧波中起主要作用的是三次諧波,產生的原因是由于磁性材料磁化曲線的非線性(磁飽和、磁滯)。零點殘余電壓一般在幾十毫伏以下,在實際使用時,應設法減小Ux否則將會影響傳感器的測量結果。
