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高效的解決了傳感器殘余電壓

日期:2025-11-06 10:01
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摘要:
中國儀器儀表零點殘余電壓產生的主要原因有:(1)次級兩個線圈電氣參數和幾何尺寸不對稱,兩線圈電勢幅值和相位均不相等;(2)兩個電感線圈的電氣參數以及導磁體幾何尺寸不可能完全對稱;(3)傳感器本身磁芯磁化曲線的非線性。零點殘余電壓是影響傳感器測量精度的主要因素之一,它使傳感器靈敏度下降,非線性誤差增大,甚至使放大器末級趨于飽和,導致儀器電路不能正常工作。針對其產生的原因,采取以下措施對零點殘余電壓進行處理:(1)提高變壓器次級兩繞組的對稱性變壓器將正弦激勵電源耦合提供給電橋,對測量精度*大的影響是當二次側線圈不對稱時而導致零點殘余電壓的產生。為此,我們在變壓器的形狀、鐵芯材料、線圈的材料和直徑尺寸、匝數、匝比、絕緣材料的選擇以及繞制的方法等方面進行了精心的挑選和設計,文獻1對于變壓器的設計進行了詳細的介紹。

  為了保證二次側線圈的對稱性,在經過精心的設計之后對變壓器進行了測試。高效的解決了傳感器殘余電壓。將信號發生器產生的峰-峰值15V,頻率9.6kHz的正弦波(模擬電感傳感器二次測量電路變壓器電橋正弦載波的輸入)輸入到變壓器的初級,從示波器觀察到從變壓器次級輸出的兩個正弦波幅值完全一致,為5V,相位相反。采用試探法對電橋電路進行了設計和改進首先將電位器R1串入電橋的一臂,通過示波器觀察交流放大后的輸出,移動測頭將銜鐵向平衡位置移動,并調節電位器的阻值,直至使示波器上的波形幅值盡量降低為零。在調試過程中,出現了電壓不能到零位的情況,這主要是因為串入的橋臂阻抗本身已高出另一橋臂所致,這時應將電位器串入另外一臂或者將變壓器的二次側的兩個繞組的抽頭位置變換一下,再重新調整電位器,即可以找到對應于基波為零的位置。

  當零點殘余電壓的基波分量調為零后,只剩下高次諧波分量,這主要是由于傳感器磁芯的磁化曲線的非線性引起的,雖然通過變壓器耦合給二次側的電源波形為正弦波電源,但是通過線圈的電流發生了畸變,包含了高次諧波分量。理論上差動式結構傳感器對于這些高次諧波分量可以完全抵消,但由于電橋并不能嚴格對稱,在兩電感線圈的非線性不一致的情況下,只能抵消一部分。為此,在兩電感線圈并聯了電阻R3和電位器R2,對電感線圈分流,改變磁化曲線上的工作點,讓其工作在線性階段,減少諧波分量,并調節電位器R2,使高次諧波減至*小。按照文獻2所提出的后接相敏檢測電路的方法也可對諧波進行抑制。采用軟件自動補償傳感器的零位誤差從理論上通過電路設計和調試可以完全消除,但實際上傳感器和測量電路的特性還會受時間和環境等因素的影響,比如傳感器輸出的信號通常通過電纜線接入測量電路,只要電纜被撥動一下,電橋參數就相應會發生變化,零點位置產生偏移,甚至每次開機測量都會導致電橋零位的偏移,此時必須重新對電路進行阻抗匹配調試等,測量過程極為不便。

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