苗 伟

（陕西东方航空仪表有限责任公司 陕西 汉中 723102）

1 引言

通过角位移传感器开展精确测量是自动监测系统中的基础工作，对科研与生产领域具有重要意义，传感器的种类有很多种，其中差动变压器式传感器因为其具有特有的优点，被广泛的使用在科研与实际生产中，他的优点具体体现在：差动变压器式传感器能提供比较高的输出；基于差动变压器式传感器的铁芯能与和变压器中其余的原件隔离开因此避免了机械过载现象；此外差动变压器式传感器价格合理且可以反复使用。

2 差动式变压器式大量程精密度角位移概述

差动式变压器式大量程精密度角位移具有重复性好、灵敏度高、线性度高、使用寿命长及测量精度高的优点，他的安装连接要求与传统角位移比较要求也有所不同，通常我们通过将传感器安装在感应仪器的最末输出部位来确保传感能精确感应到角度位移值，因此根据差动变压器式大量程精密角位移传感器结构特征，通常采用机构输出轴与齿轮与齿之间进行间接连接或者传感器通过轴联器与执行机构的输出轴直接连接两种执行机构与传感器连接方式[1]。

2.1 角位移直接连接方式

如图1所示：该种连接方式通过输出轴将运动旋转通过直接传输方式传递至传感器，这种方式可以避免装置间隙对输出指标造成影响，在安装时需要掌握如下要点：控制输出轴旋转角度在传感器的电气行程范围之内；严格控制传感器轴与输出轴之间的同轴度，通过采取相应的措施来减小输出轴与传感器的径向跳动，这个目标是通过减小负荷实现的，通过控制传感器的径向跳动可以避免对传感器输出信号的影响造成对传感器的损坏，从而也提高了传感器的使用寿命；选用具有柔韧性的材料应用于联轴器的设计制造，或者可以在设计中直接采用专用柔性联轴器（见图2所示为专用微型波纹套柔性联轴器），柔性特征有助于对输出轴及传感器之间的安装误差进行控制同时对径向跳动也有很好的抑制作用。

2.2 角位移间接连接方式

间接连接如图3所示。

间接连接的方式是通过调整齿轮间的转动比手段来实现调整传感器工作角度的目标，间接连接的方法具有，转动可靠，比较灵活，应用广泛的优点。该方法通过采用合理的布局，使得单余度传感器通过组合形成多余度传感器进行输出提高了系统的可靠性。这种连接方法在施工中应当尽可能使用方法以消除齿轮间的传动间隙，除此之外，该种方式的选用还要求齿轮传动，具有很高的工作平稳性及运动精度。反之，每次反向运动之后传感器会产生滞后指令信号，这会造成传感器反馈精度达不到要求。弹簧加载双片齿轮可以用于减少这种现象的出现，该种方法的使用中，必须精密计算弹簧力产生的扭矩力，该扭距力度应当达到能够克服传感器驱动时的最大扭矩产生的影响，才能够达到消除间隙造成影响的作用。

3 差动变压器式大量程精密角位移传感器的设计

3.1 传感器结构设计

差动变压器式角位移设计有螺管式和变隙式两种，这里就应用较广的螺管式进行分析，如图4所示结构如下、

图4

传感器使用不锈钢为外壳，壳内有连续转动且摩擦很小的微型轴承一对用于安装转子，铁芯被安置在线圈中，初级线圈外平行安装两组刺激线圈，在铁芯转动时候电动势因为线圈内的磁场会发生变化而变化。

3.2 通过使用衔接法扩大量程

我们知道，传统传感器的测量范围为正负60度，即使通过在次级线圈采取补偿绕组方式其有效测量范围依然不超过90度，如果用户需求的测量范围超过这个范围，那么传统设计传感器精度明显无法满足要求，我们在设计中可以通过结合衔接电路并调整线圈的相对位置进一步扩大传感器的测量量程。因为两组次级线圈之间的电流非常小，可以通过改变两组次级线圈的相对位置扩大线性输出范围，在电路设计中通过使用一个触发器和一个模拟开关以及两个比较器将两组次级线圈的输出进行有机衔接，我们通过对使用不同的结构制成的不同量程的传感器进行测试后得到的结果可以发现，在设计中使用了衔接法结构的高精度传感器在进行大角度量程测量中精度有了很大的提高，完全可以满足用户对大角度传感器精密度的要求。

4 结语

本文从差动变压器式大量程精密角位移传感器设计出发，分析了影响传感器信号输出的几个因素，并就该装置的设计与改进提出见解，希望能为传感器设计技术人员在今后的工作中避免相同问题的产生提供参考意见，确保所设计传感器使用性能指标能够满足为生产的需要。