差动变压器的基本构成：一个线框、一个铁芯。在线框上设置一个原绕组和两个对称的副绕组，铁芯放在线框中央的圆柱形孔中。 差动变压器的工作原理：在原绕组中施加交流电压时，两个副绕组中就会产生感应电动势e1和e2。如果两个副绕组按反向串联（图1），则它的总输出电压u2=u21-u22≈e1-e2。
当铁芯处于中央位置时，由于对称关系，e1=e2，输出电压u2=0。如果铁芯向右移动，则穿过副绕组2的磁通将比穿过副绕组1的磁通多，于是感应电动势e2〉e1，差动变压器输出电压u2≠0，而且输出电压的大小与铁芯位移x之间基本成线性关系，其特性如图2所示，呈V字形。
用适当的测量电路测量，可以得到差动变压器输出与位移x成比例的线性读数。最常用的测量电路是差动整流电路，它把两个次级电压分别整流后，以它们的差作为输出。差动整流电路有电流输出型和电压输出型，前者用于连接低阻抗负载的场合；后者则用于连接高阻抗负载的场合。
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