[其他]耐蒸汽耐高温差动变压器位移传感器

说明书

本发明系非电量电测技术领域中一种测量位移 的传感器-差动变压器式位移传感器的改进。

目前国内外差动变压器位移传感器的结构，初 级和次级绕组都是十多层，甚至数十层，匝数在1000 匝以上，高达五、六千匝，导线直径细，一般为φ 0.04～φ0.16mm，它的次级负载电阻大于次级阻抗， 在10千欧以上，次级工作电流微小。它的载波(励 磁)频率一般在10KHz以下，最高为25KHz， 它需用昂贵的玻莫合金屏蔽。它的缺点有：使用的 环境(液体)压力不高，在50kg/cm²以下；不能耐 蒸汽蒸煮，易受50Hz工频电干扰，连接电缆较短， 在10米左右，测振的频率响应不高，在2KHz左 右，工作环境温度为-20℃～+80℃；因此限制了 它的用途。“非电量电测技术”(1983年6月北京第 一版，机械工业出版社出版)对其原理和结构作了 描述。英国专利G B2080632提出了高载频的结构， 可以提高测振频响，但它仍存在上述的其他缺点， 并且它的次级残余(零点)电压大，以致线性和精 度不高，量程小，不能耐蒸汽耐高温耐高液体压力。

由于核废料贮存，建筑材料及地震机制科研工 作和蒸汽液面监测等都需要使用一种耐蒸汽、耐高 温、耐高液体压力的位移传感器。

本发明提供了一种耐蒸汽、耐高温、耐高液体 压力，工作温度范围宽，频响宽，能接长电缆遥测， 高精度及稳定性的差动变压器位移传感器，用作静 态及动态位移测量。

本发明在差动变压器初、次级绕组设计上摈弃 了通常遵循的方法，提出了差动变压器初、次级绕 组与连接电缆的波阻抗匹配的方法。

实现本发明所提供的耐蒸汽、耐高温、耐高液 体压力差动变压器位移传感器的实施例见图1，它 的构造是：

圆筒形线圈筒1、磁芯接杆2，圆筒形外壳 (图中省略)均由可加工陶瓷棒(管)制成；并有 圆柱形磁芯3，线圈筒上绕有初级绕组4和次级绕 组5。磁芯处于线圈筒中，能自由移动，次级输出 电压与磁芯位移在一定范围内成线性关系。

一般陶瓷质地硬，易碎，不能进行机械加工， 不能制成构成本项传感器的各种机械部件，不能达 到耐蒸汽耐高温的位移测量要求。

初级绕组与次级绕组均为单层，使初、次级之 间的分布电容近似于零。

初级和次线绕组绕在线圈筒的外圆上，匝与匝 之间留有间隔相等的空隙Δd(0.2～1mm)，避免 绕组短路，并使其具有绝缘性能及散热。

初级与次级绕组用直径较粗的高强度(或聚酰 亚胺)漆包铜导线平绕，直径为φ0.71～φ0.1mm， 比传统的及英国专利GB2080632粗几倍，初、次 级绕组匝数仅数十匝(在大位移时则可达数百匝)， 比传统的及上述英国专利少几倍，甚至少100倍， 使它们电阻值很小，近似于零(初级约为0.2～1 Ω，每个次级约为0.2～1Ω)容易绕制；因导线 直径粗，机械强度就高，因电阻值近似于零，热稳 定性就好；由于电阻值近似于零，在50Hz工频电 干扰时，等于将电缆短路，因此不易受50Hz工频 电干扰，绕组不需用昂贵的玻莫合金屏蔽外罩，并 且初、次级绕组的漆包铜导线比传统的少很多，降 低了生产成本。

初、次级绕组和它们的引出线之间都没有焊接 点，初级绕组及每个次级绕组和它们的引出线都分 别由一根完整的高强度漆包铜导线或聚酰亚胺漆包 铜导线绕成；引出线与绕组之间用云母片或聚酰严 胺薄膜绝缘。

制成的初、次级绕组用聚酰亚胺薄膜包裹及扎 紧，再套入可加工陶瓷的外壳中。磁芯连杆与被测 物相连接，以保证在高温时位移(变形)测量的准 确。

它的初级和次级绕组为七段式结构，例如可为 如下结构：

图1为结构图，图2为初、次级绕组缠绕图， 图3为初、次级连接电路图。

将初级绕组(一个)分成相等的三段，(图2 中，12、14、16)次级绕组(二个)分成相等的四段 (图2中的11、13、15、17、)在静态位移测量时，初 级绕组的缠绕方向与两个次级绕组的缠绕方向相同 (也可相反)，但两个次级绕组的缠绕方向是相同 的，并且接成串接，电路如图3。为了提高抗干扰 能力和稳定性，用大讯号电压传输，因此将次级两 个绕组接成串接，次级每边绕组匝数相等是对称的， 它的输出电压较大，经对称电缆传输后，两个次组 绕组的电压差值，分别经倍压及相敏解调后，在末 级负载电阻上取出。在动态位移测量时，则次级两 个绕组接成差接。