电子信息工程学系实验报告

课程名称：传感器与检测技术                            

实验项目名称：实验（三）差动变压器性能            时间：2011.09.30       

班级：测控91                姓名：陈云            学号：910707153       

                                                                                                                                             

实验目的:

了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况；

实验环境:

双通道示波器和CSY-910型传感器实验仪：差动变压器式电感传感器、音频振荡器、测微器、V/F表。

实验内容及过程:

1、实验原理

差动变压器的基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等。初级线圈作为差动变压器激励部分，相当于变压器的原边。而次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，形成变压器的副边。根据内外层排列不同，差动变压器有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。

传感器随着被测物体移动时，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感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减小，将两只次级反相串接，就为其差动输出，该输出电势则反映出被测物体的移动量。

2、旋钮初始位置

音频振荡器4KHz——8KHz，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。

3、实验步骤

（1）调节差动变压器

转动测微头旋钮使之与振动平台吸合，并使差动变压器的铁芯处于线圈的中段位置

（2）根据原理图接线

根据图接线，将示波器探头分别接至差动变压器的输入（接第一通道）和输出端（接第二通道），开启主、副电源，利用示波器观察，调节音频振荡器的幅度旋钮，使音频振荡器输出的激励电压的峰峰值为2V。用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。

（3）转动测微头，使示波器指示电压逐渐减小至近似为零，记下此最小值。

（4）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，使振动平台向上移动，使示波器指示为最大（40mV左右），观察输出波形。

（5）旋转测微头，记下振动台向下位移量及差动变压器输出端的电压峰峰值。

向下旋钮测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm（即转过20小格）用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，读数过程中应注意初、次级波形的相应关系。

（6）关闭主、副电源，撤去连接导线，计算灵敏度S=△V/△X，作V-X关系曲线

式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化。

实验结果及分析：

本次实验是每变化0.25mm读取一个数据记录的，可能造成测量数据少，结果出现一定偏差。

电压数据记录如下：

Vmin=10.16mv

计算灵敏度S=△V/△X，作V-X关系曲线，式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化。将左边分为2组，右边分为2组，用逐差法计算，最后左右灵敏度加起来求平均得出平均灵敏度.

S左=[(60.23-32.02)+(50.18-21.11)]/(2*2*0.25)=57.281 V/m

S右=[(58.12-33.48)+(49.23-22.21)]/(2*2*0.25)=51.662 V/m

S= (S左+ S右)/2=54.471 V/m

由计算可以得出该差动变压器的灵敏度为54.471 V/m。

图中曲线均表明，输出电压是先减小后增到，并且它们都有一个最低点。可能由于操作时振动的影响，数据出现了一定的波动，并没有符合线性变化，另外实验拟合时采用的是多项式拟合（线性无法拟合），可能有一定偏差。两条曲线都没有经过零点，最低电压就是零点残余电压。为了直观一些，特意绘上了两条直线。由此可以验证差动变压器的大致输出曲线。

实验心得：

经过此次的实验，了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况，得知差动变压器式电感传感器在一定的区间范围内输出成线性关系，根据变动的方向不同其电压相位呈现180°的变化，并可以计算出它的平均灵敏度，为以后的应用打下理论和实践基础。

思考题：

(1)根据实验结果，指出线性范围。

答:可以看出对于本次实验，差动变压器式电感传感器线性范围大致在11.25到13.5这个范围。

(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：相位会呈现180°的突变

(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阻抗端信号为最小，这个最小电压是什么?由于什么原因造成?

答：这个电压是零点残余电压，是由于结构及电磁特性不对称等多方面因素的影响造成的。

附 录：

注意事项

(l)差变压器的激励源必须从音频振荡器的电流输出口(LV插口)输出。

(2)差变压器的两个次级线圈必须接成差动形式(即同名端相连。这可通过信号相位有否变化判别之)。

(3)差变压器与示波器的连线应尽量短一线，以避免引入干扰。

 

第二篇：实验七 差动变压器性能实验

实验七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

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(略)

五、实验报告

1．实验过程中注意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。根据表7－1画出Vop-p－X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

表（7-1）差动变压器位移X值与输出电压数据表。

六、实验数据处理

 

  1．最小二乘法计算如下所示：

拟合曲线约为:Y=2.065x+0.212

（1）由上图可得系统灵敏度：

S=ΔV/ΔW=2.065mV/mm

（2）由上图可得非线性误差：

   当x=1mm时:

  Y=2.065×1+0.212=2.277mV

Δm =Y-2.194=0.038m V

y_FS=(6.022-0.301)mV=5.721mV

δf =Δm / yFS×100%=1.45%

     2．最小二乘法计算如下所示：

    拟合曲线约为:Y=-2.082x+0.248

      （1）由上图可得系统灵敏度：     S=ΔV/ΔW=2.082mV/mm

（2）由上图可得非线性误差：

        当x=-1mm时:

   Y=-2.082×1+0.248=-1.834mV

Δm =Y+2.280=0.446m V

y_FS=(6.065-0.301)mV=5.764mV

δf =Δm / yFS×100%=7.73%

正反数据总图如下: