杨弘德

（山东省莱芜第一中学，山东莱芜，271199）

0 引言

本文以差动变压器式位移传感器为研究对象，以转子位移测量为应用基础，设计了一种具有容错能力的转子位移传感器，并就其容错机理进行了结构和原理性分析，为转子的高可靠性位移测量提供技术参考。

1 传统的差动式转子位移传感器

1.1 传统的差动式转子位移传感器结构分析

图1 差动式位移传感器示意图

转子位移传感器主要用于旋转机械的转子偏移测量，如经常作为关键设备应用于高速电机、磁悬浮轴承的控制系统组成部分，在特定控制算法的作用下实现转子的稳定可靠悬浮，相应的转子位移传感器结构示意如图1所示。

在图1中，左右两侧各有两组线圈缠绕在铁芯上，其中Na1与Na2分别表示差动式位移传感器铁芯上的初级线圈；Nb1与Nb2表示差动式位移传感器铁芯上的次级线圈；Uin表示传感器上初级线圈串联后所接的外部励磁电源的电压值；Uout表示次级线圈按特定的电势反相串接得到的输出电压值；δ1与δ2为上下铁芯与被测物体间的气隙；而两变压器之间的距离固定为L，所以δ2也可以表示为L-δ1，li（i为a、b、c、d）分别表示各段导磁体（变压器铁芯和被测物体）的长度；S为铁芯与被测物体间气隙截面积；Si（i为a、b、c、d）为各段变压器铁芯和被测物体之间导磁体的截面积。经相关运算推导可得差动变压器式位移传感器的输入输出关系表示式如(1)所示。

进一步推导可得到物体上下位移的表达式如(2)所示。

1.2 传统的差动式变压器式转子位移传感器工作原理

综上所述，差动变压器式位移传感器是基于差动变压器原理设计而成的。……