将非电量转换成互感系数变化的传感器通常称为互感式传感器，又称差动变压器式传感器。互感式传感器本身就是变压器，有一次绕组和二次绕组。在一次侧接入激励电源后，二次侧将因互感而产生电压输出。当绕组间互感随被测量变化时，输出电压将产生相应的变化。这种传感器二次绕组一般有两个，接线方式又是差动的，故又称为差动变压器。

差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1 ～100mm 的机械位移，并且具有测量精度高、灵敏度高、结构简单和性能可靠等优点。

1)工作原理

图3-30　螺线管式差动变压器结构

螺线管式差动变压器结构，如图3-30 所示，它由一次绕组、两个二次绕组和插入绕组中央的圆柱形铁心等组成。

螺线管式差动变压器按绕组排列方式的不同，可分为一节式、二节式、三节式、四节式和五节式等类型，如图3-31 所示。一节式灵敏度高，三节式零点残余电压较小，通常采用的是二节式和三节式两类。

图3-31　线圈排列方式

(a)一节式；(b)二节式；(c)三节式；(d)四节式；(e)五节式

差动变压器即传感器中两个二次绕组反向串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和绕组分布电容的理想条件下，其等效电路如图3-32 所示。当一次绕组N1加以激励电压U1时，根据变压器的工作原理，在两个二次绕组N2a和N2b中便会产生感应电动势E2a和E2b。如果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，必然会使两互感系数M1=M2。根据电磁感应原理，将有E2a=E2b。由于变压器两个二次绕组反向串联，因而U2=E2a-E2b=0，即差动变压器输出电压为零。实际上衔铁处于初始平衡位置时输出电压并不等于零，而是一个很小的电压值，称为零点残余电压。如上所述，三节式零点残余电压较小，在具体测量电路中可予以消除。

图3-32　差动变压器等效电路(www.daowen.com)

当活动衔铁向上移动时，由于磁阻的影响，N2a中磁通将大于N2b，使M1＞M2，因而E2a增加，而E2b减小。反之，E2b增加，E2a减小。因为U2=E2a-E2b，所以当E2a、E2b随着衔铁位移x 变化时，U2也必将随x 变化。

2)差动变压器输出电压

由图3-32 可知，当二次侧开路时

式中，ω 为激励电压的角频率；U1为一次绕组激励电压；I1为一次绕组激励电流；r1、L1为一次绕组损耗电阻和电感。

二次侧连通后，分3 种情况进行分析：

(1)活动衔铁处于中间位置时

故U2=0。

(2)活动衔铁向上移动时

(3)活动衔铁向下移动时