[其他]耐蒸汽耐高溫差動變壓器位移傳感器

無效

• 申請號: 85101004
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101004B
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發明（設計）人: 李楚
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖體土力學研究所
• 主分類號: G01D5/22
• 分類號: G01D5/22;H01F21/08;H01F19/04;G01B7/02
• 代理公司: 中國科學院武漢專利事務所
• 代理人: 黃慶芳

本發明系非電量電測技術領域中一種測量位移 的傳感器-差動變壓器式位移傳感器的改進。

目前國內外差動變壓器位移傳感器的結構，初 級和次級繞組都是十多層，甚至數十層，匝數在1000 匝以上，高達五、六千匝，導線直徑細，一般為φ 0.04～φ0.16mm，它的次級負載電阻大于次級阻抗， 在10千歐以上，次級工作電流微小。它的載波(勵 磁)頻率一般在10KHz以下，最高為25KHz， 它需用昂貴的玻莫合金屏蔽。它的缺點有：使用的 環境(液體)壓力不高，在50kg/cm²以下；不能耐 蒸汽蒸煮，易受50Hz工頻電干擾，連接電纜較短， 在10米左右，測振的頻率響應不高，在2KHz左 右，工作環境溫度為-20℃～+80℃；因此限制了 它的用途。“非電量電測技術”(1983年6月北京第 一版，機械工業出版社出版)對其原理和結構作了 描述。英國專利G?B2080632提出了高載頻的結構， 可以提高測振頻響，但它仍存在上述的其他缺點， 并且它的次級殘余(零點)電壓大，以致線性和精 度不高，量程小，不能耐蒸汽耐高溫耐高液體壓力。

由于核廢料貯存，建筑材料及地震機制科研工 作和蒸汽液面監測等都需要使用一種耐蒸汽、耐高 溫、耐高液體壓力的位移傳感器。

本發明提供了一種耐蒸汽、耐高溫、耐高液體 壓力，工作溫度范圍寬，頻響寬，能接長電纜遙測， 高精度及穩定性的差動變壓器位移傳感器，用作靜 態及動態位移測量。

本發明在差動變壓器初、次級繞組設計上擯棄 了通常遵循的方法，提出了差動變壓器初、次級繞 組與連接電纜的波阻抗匹配的方法。

實現本發明所提供的耐蒸汽、耐高溫、耐高液 體壓力差動變壓器位移傳感器的實施例見圖1，它 的構造是：

圓筒形線圈筒1、磁芯接桿2，圓筒形外殼 (圖中省略)均由可加工陶瓷棒(管)制成；并有 圓柱形磁芯3，線圈筒上繞有初級繞組4和次級繞 組5。磁芯處于線圈筒中，能自由移動，次級輸出 電壓與磁芯位移在一定范圍內成線性關系。

一般陶瓷質地硬，易碎，不能進行機械加工， 不能制成構成本項傳感器的各種機械部件，不能達 到耐蒸汽耐高溫的位移測量要求。

初級繞組與次級繞組均為單層，使初、次級之 間的分布電容近似于零。

初級和次線繞組繞在線圈筒的外圓上，匝與匝 之間留有間隔相等的空隙Δd(0.2～1mm)，避免 繞組短路，并使其具有絕緣性能及散熱。

初級與次級繞組用直徑較粗的高強度(或聚酰 亞胺)漆包銅導線平繞，直徑為φ0.71～φ0.1mm， 比傳統的及英國專利GB2080632粗幾倍，初、次 級繞組匝數僅數十匝(在大位移時則可達數百匝)， 比傳統的及上述英國專利少幾倍，甚至少100倍， 使它們電阻值很小，近似于零(初級約為0.2～1 Ω，每個次級約為0.2～1Ω)容易繞制；因導線 直徑粗，機械強度就高，因電阻值近似于零，熱穩 定性就好；由于電阻值近似于零，在50Hz工頻電 干擾時，等于將電纜短路，因此不易受50Hz工頻 電干擾，繞組不需用昂貴的玻莫合金屏蔽外罩，并 且初、次級繞組的漆包銅導線比傳統的少很多，降 低了生產成本。

初、次級繞組和它們的引出線之間都沒有焊接 點，初級繞組及每個次級繞組和它們的引出線都分 別由一根完整的高強度漆包銅導線或聚酰亞胺漆包 銅導線繞成；引出線與繞組之間用云母片或聚酰嚴 胺薄膜絕緣。

制成的初、次級繞組用聚酰亞胺薄膜包裹及扎 緊，再套入可加工陶瓷的外殼中。磁芯連桿與被測 物相連接，以保證在高溫時位移(變形)測量的準 確。

它的初級和次級繞組為七段式結構，例如可為 如下結構：

圖1為結構圖，圖2為初、次級繞組纏繞圖， 圖3為初、次級連接電路圖。

將初級繞組(一個)分成相等的三段，(圖2 中，12、14、16)次級繞組(二個)分成相等的四段 (圖2中的11、13、15、17、)在靜態位移測量時，初 級繞組的纏繞方向與兩個次級繞組的纏繞方向相同 (也可相反)，但兩個次級繞組的纏繞方向是相同 的，并且接成串接，電路如圖3。為了提高抗干擾 能力和穩定性，用大訊號電壓傳輸，因此將次級兩 個繞組接成串接，次級每邊繞組匝數相等是對稱的， 它的輸出電壓較大，經對稱電纜傳輸后，兩個次組 繞組的電壓差值，分別經倍壓及相敏解調后，在末 級負載電阻上取出。在動態位移測量時，則次級兩 個繞組接成差接。