阜阳师范学院-计算与信息工程学院-传感器实验报告

实验五  差动变压器性能实验

实验日期：                                  

实验报告人：                                   

学      号：                                   

班      级：                                  

实验分组号：                                  

实验仪器号：                                  

指导教师：                                  

实验五  差动变压器性能实验

一、实验目的

了解差动变压器的工作原理和特性。

二、实验仪器

差动变压器模块、测微头、差动变压器、信号源、±15V直流电源、示波器。

三、实验原理

差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成。铁芯连接被测物体，移动线圈中的铁芯，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈的感应电动势发生变化，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。输出的变化反映了被测物体的移动量。

四、实验内容与步骤

1．根据图5-1将差动变压器及螺旋测微器（注意：当电路调零后才固定紧。）安装在差动变压器实验模块上。

 

  图5-1 差动变压器安装图

图5-2 差动变压器模块接线图

2．将传感器引线插头插入实验模块的插座中，音频信号由信号源的“U_s10⁰”处输出，打开实验台电源，调节音频信号的频率和幅度（用示波器监测），使输出信号频率为4-5KHz，幅度为V_p-p=2V左右，按图5-2接线（1、2接音频信号，3、4为差动变压器输出，接放大器输入端）。通过仪器实际输出信号的参数为：

fs=               Hz，V_p-p ＝                      V。

3．用示波器观测U_o的输出，在输出较小时，固定螺旋测微器并旋动测微头，使示波器观测到的波形峰－峰值V_p-p为最小，记录该值这时V_p-p及螺旋测微器初始值（注意：初始值要大于2mm以上）。旋动测微头可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从V_p-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压V_p-p值，填入下表，再从V_p-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。表5-1和5-2是一组，表5-3和5-4是一组。

初始值：示波器最小值V_p-p＝               mV，螺旋测微器初始值X＝               mm。

4．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

五、实验分析

1．测量音频信号为3KHz，6KHz，幅度为V_p-p=2V时，差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。

1）fs=3KHz，V_p-p ＝                      V，示波器最小值V_p-p＝               mV。   

2）fs=6KHz，V_p-p ＝                      V，示波器最小值V_p-p＝               mV。

2．根据上面四个表中的数据，画出V_p-p－X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

六、注意事项

实验过程中加在差动变压器原边的音频信号幅值不能过大，以免烧毁差动变压器传感器。

第二篇：实验十 差动变压器性能

实验十    差动变压器性能

实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。

所需单元及部件：

音频振荡器、测微头、示波器、主副电源、差动变压器、振动平台。

有关旋钮初始位置：

音频振荡器４ＫＨＺ～８ＫＨＺ之间，双线示波器第一通道灵敏度500mv/div ,第二通道灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

实验步骤：

1．根据图2-6接线，将差动变压器、音频振荡器（必须L_V输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。开启主、副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。

　　　                                  

图2-6

2．转动测微头使测微头与振动平台吸合。再向上转动测微头５mm，使振动平台往上位移。

往下旋动测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应振动平台的位移变化），作出Ｖ－Ｘ关系曲线。

灵敏度Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ=（481-285）/（5+2）=28

思  考：

1．根据实验结果，指出线性范围。

2．当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？

答：零点残余电压的波形十分复杂，主要是基波和高次谐波组成。基波的产生主要是传感器的两次级绕组的电器参数，几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感应电势都不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波，产生的原因是由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁带）。

3．用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？

答：最小电压被称为零点残余电压。当活动衔铁向上移动时，同于磁阻的影响，ω2a 中磁通将大于ω2b，使M1>M2，因而E2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。下图给出了变压器输出电压U2 与活动衔铁位移x 的关系曲线。实际上，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作Ux，它的存在使传感器的输出特性曲线不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压的产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等问题引起的。