(一) 差动变压器的性能实验
差动变压器性能实验1
差动变压器性能实验1
差动变压器是电力系统中常用的一种电力变压器，其具有保护电力系统的重要作用。
差动变压器可用于检测电力系统中的故障，并在故障发生时及时切断电力系统，以防止事
故的发生。为了保证差动变压器的性能和可靠性，需要开展相应的实验以检测其性能。本
文就差动变压器性能实验逐一进行介绍。
I. 实验目的
1. 学习差动变压器的原理和结构；
2. 掌握差动变压器的性能测试方法；
3. 理解差动保护的基本原理，了解保护系统的作用；
4. 学会对差动变压器性能测试结果进行分析和处理。
差动变压器、电源、电压表、电流表、直线阻抗测试仪、开关等。
差动变压器的原理是将电流互感器的原理应用到电力变压器中。在一定的工作电压下，电流互感器中的一侧绕绕组所产生的磁通会感应到另一侧绕绕组中的电势，从而将电流传
送到另一侧。差动变压器由采样变压器和比率变压器组成，其中采样变压器用于测量绕组
中的电流，比率变压器用于将电压进行变形，从而使电流保持平衡。
差动保护是一种非常重要的保护方式，其基本原理是通过对差流进行检测，以判断电
力系统中是否存在故障。在正常运行时，电流经过差动变压器的两侧绕组时是相等的，由
于采样变压器可采集绕组中的电流，因此通过对两侧绕组的电流进行比较，即可得出电力
系统中是否存在故障。当系统中发生故障时，绕组间会产生一定的差流，此时保护系统会
将信号反馈给操作员，使其切断电力系统以保证电力系统的安全。
1. 搭建差动变压器测试电路，连接直线阻抗测试仪，检查电路是否连接正确；
2. 检测差动变压器的电气参数，包括绕组阻抗、变比、绕组耦合系数、相位差等；
差动变压器实验报告
差动变压器实验报告
一、实验目的
二、实验原理
1.差动变压器的结构和工作原理
2.差动保护的基本原理
三、实验器材和仪器
四、实验步骤及结果分析
1.接线方法及注意事项
2.实验步骤及数据记录
3.结果分析及误差分析
五、实验结论与体会
一、实验目的
1.掌握差动保护的基本原理，了解差动变压器在电力系统中的应用；
2.熟悉差动变压器的结构和工作原理；
3.学习使用实验仪器，掌握接线方法及注意事项。
二、实验原理
1.差动变压器的结构和工作原理
差动变压器由两个同等容量的互感器组成，其中一个互感器为主绕组，另一个为副绕组。主绕组和副绕组中都有相同数量的匝数。当主绕组
中通以电流时，在副绕组中也会产生相应大小和方向相反的电流。这
是由于两个互感器之间有共同磁链所致。
2.差动保护的基本原理
在电力系统中，发生故障时，通常会出现电流突变。差动保护的基本
原理是通过检测主绕组和副绕组中的电流差来判断电力系统是否发生
故障。如果两个绕组中的电流差超过了设定值，则认为电力系统发生
了故障，保护装置将触发并切断故障部分。
三、实验器材和仪器
1.差动变压器；
2.交流电源；
3.数字万用表；
4.示波器。
四、实验步骤及结果分析
1.接线方法及注意事项
将主绕组和副绕组依次接入交流电源，数字万用表和示波器上分别接
入主绕组和副绕组的两端。注意接线顺序，避免短路或错误连接。
2.实验步骤及数据记录
按照实验要求依次进行以下步骤，并记录数据：
（1）在未发生故障时，记录主绕组和副绕组的电流值，并计算其差值。（2）在发生故障时，记录主绕组和副绕组的电流值，并计算其差值。（3）比较两次测量结果，分析误差来源。
实验一差动变压器性能试验
实验一：差动变压器性能实验Vp_p1=1.92v f=4.032kHz
位移X(mm)Vp_p2(v) 位移X(mm) Vp_p2(v)
4.0 1.44 10.5 0.136
4.5 1.28 11.0 0.216
5.0 1.12 11.5 0.336
5.5 1.00 12.0 0.432
6.0 0.880 12.5 0.552
6.5 0.736 13.0 0.672
7.0 0.624 13.5 0.784
7.5 0.520 14.0 0.920
8.0 0.408 14.5 1.04
8.5 0.296 15.0 1.16
9.0 0.192 15.5 1.30
9.5 0.088 16.0 1.42
10.0 0.032
实验二：激励频率对差动变压器性能影响实验Vp_p1=1.92v
F (kHz) 1.064 2.016 3.012 4.032 5.000 6.098 7.042 7.937 9.091 Vp_p2 (v)0.332 0.568 0.840 1.26 1.58 0.656 0.336 0.212 0.134
实验三:减小零点残余电动势实验
Vp_p1=2.00 v f=4.310kHz
在以上条件下找到的零点残余电压约为176mv
交替调节Rw1,Rw2后，测得零点残余电压约为56mv
差动变压器实验
值。
四、实验应会技能
2 激励频率对差动变压器性能的影响
差动变压器输出电压的有效值近似关系式为:
UO
(M1
R
2 p
M 2 )Ui
2L2p
式中：Lp、Rp为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、ω为激励电压和频率，M1、M2 为初级与两次级间互感系数
RM1 ＜
Vi
RM2
动
铁 芯
M1
OUT
Vo
M2
输出电压的幅 度可表明物体 位移量的大小.
输入/输出电压 的极性，表明 了物体位移的 方向.
三、实验应知知识
4、差动变压器传感器的工作原理
③ 当动铁下移时，磁阻 Rm1＞ Rm2 ，则 M1＜ M2 ， 此时输出电压Uo＞0 。输出电压与输入电压同相
RM1 ＞
差动变压器式传感器是互感式传感器，是一种线圈互 感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。其原理类似于变压 器。不同的是：变压器为闭合磁路，差动变压器为开磁路； 变压器初、次级间的互感为常数，差动变压器初、次级间 的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作， 因此又称为差动变压器。它与自感式传感器统称为电感式 传感器。本次实验选用的是差动变压器传感器.
在科学研究、民用新产品开发的各个领域，特别是 现代许多高科技应用中，传感器起着举足轻重的作用。 传感器可以对声、压力、形变、转矩、转速、位移、 液面、温度、加速度、光强等各种非电量转换为电测 量。高精度的传感器对航空、航天、军事领域的应用 是不可缺少的。
差动变压器的性能(自检实验二)
实 验 报 告
实验项目名称：差动变压器的性能 同组人
试验时间 年 月 日，星期 ， 节 实验室 K2，508传感器实验室 指导教师
一、 实验目的
了解差动变压器原理、位移特性、零点残余电压补偿方法、振动测量的方法。
二、 实验原理
差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈互感量得变化。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称之为差动变压器。
图2.1 螺线管式差动变压器
如图2.1所示，1-活动衔铁；2-导磁外壳；3-骨架；4-匝数为W 1初级绕组；5-匝数为W 2a 次级绕组；6-匝数W 2b 次级绕组。
设1U ∙
为一次一次绕组激励电压；1M 、2M 分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感；1L 为一次绕组的电感；1r 为一次绕组的有效电阻。 当次级开路时，初级线圈激励电流为：
1
111
U I r j L ω∙
∙
=
+
根据电磁感应定律，两个次级绕组的感应电动势分别为：
211a E j M I ω∙
∙
=-、221b E j M I ω∙
∙
=-
次级绕组反相串联后的电势差为：
121
22211
()a b j M M U U E E r j L ωω∙
∙
∙
∙
-=-=-
+
由上面公式可得差动变压器输出电压特性，如图2.2
图2.2 差动变压器输出电压特性曲线
差动变压器往往会产生零点残余电压，主要原因是：
1、由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的
幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。
2、由于铁芯的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能相互抵消。
差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告
差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告差动变压器式电感传感器的静态位移性
能实验实验报告
实验三电感式传感器实验
传感器
实验三、电感传感器实验——差动变压器性能实验
(一)实验内容
1.项目一、差动变压器式电感传感器性能实验
2.项目二、差动螺管式电感传感器的静态位移性能实验 (二)实验目的
1.了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况
2.了解差动螺管式电感传感器测量系统的组成和工作情况 (三)实验原理
螺旋测微器产生位移，经弹性梁带动衔铁在线圈中移动，交流电源激励，数字电压表显示数字，计算机自动生成示波器显示波形。 (四)实验操做步骤实验项目一、
1.将音频振荡器LV输出接至数字频率计和数据采集CH1，由频率计显示频率，计算机自动生成示波器显示波形，调节音频振荡器频率为4kHz，峰峰值为5V。
2.将音频振荡器LV输出接差动变压器一次绕组，输出接CH1。
3.调螺旋测微器使衔铁处于中心位置(输出为零)，向下每1mm读一个数。实验项目二、
1.按图接线
2.将音频振荡器输出接至CH1，调节峰峰值为2V。
3.V/F表调至20V档。
4.接好电桥平衡网络、放大器、相敏检波器、LPF、V/F表、示波器。
5.将螺旋测微器与梁脱离，使梁处于自由状态;调节W1、W2，使输出最小(灵敏度最大)。
6.将螺旋测微器与梁相吸，调节螺旋测微器使输出最小(CH1示)，再向上移2.5mm。
7.调节移相器使输出最大(CH2示);观察检波器波形，若两半波不对称，则微调放大器调零电位器。
8.向下每0.5mm读一个数。项目一数据表
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实验十差动变压器性能
一、实验目的：
了解差动变压器原理及工作情况。
二、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。
三、实验原理：
差动变压器是一种开磁路互感式电感传感器。由于其具有两个接成差动结构二次线圈，所以又称为差动变压器。
当差动变压器的一次线圈有交变电源激励时，其二次线圈就会产生感应电动势，由于两个二次线圈做差动连接，所以总的输出是两线圈感应电动势之差，当铁心不动时，其总输出为零，当被测量带动铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变换。差动变压器式进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成差动变压器铁心的位移，然后通过差动变压器再将铁心位移转换成电信号输出。
四、实验步骤：
根据图1０接线，将差动变压器、音频振荡器（必须LV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1０
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。
实验十差动变压器的性能实验
实验十差动变压器的性能实验
一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有
二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，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少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流
电源（音频振荡器）、万用表。
四、实验步骤：
1、根据图3－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3－1差动变压器电容传感器安装示意图
2、在模
块上按
图3－2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz （可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X 轴为0.2ms/div）。图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3－2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中（1）、（2）、（3）、（4）为实验模块中的插孔编号。
差动变压器的性能测定的实验报告
差动变压器的性能测定
的实验报告
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
《传感器》
实验报告
专业：电气工程及其自动化（师范）（职教师资）班级：08电师（二）班姓名：….
组别：2组学号：……………
成员：……………成绩：
实验时间：2010.10.13
广东技术师范学院自动化学院
实验五差动变压器的性能测定
一、实验目的
1．了解差动变压器的工作原理和特性。
2．了解三段式差动变压器的结构。
二、基本原理
差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当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少，将两只次级反向串接，即同名端接在一起，就引出差动输出，其输出电势则反映出被测体的位移量。
三、需用器件与单元
传感器实验箱（一）、传感器调理电路挂件、测微头、差动变压器、信号源。
四、实验内容与步骤
1．将差动变压器及测微头安装在传感器实验箱（一）的传感器支架上，将“差动式”传感器引线插头插入实验模板的插座中。
2．调节功率信号发生器，使之输出频率为4-5KHz、幅度为Vp-p=2V 的正弦信号，并用示波器的CH1监视输出。
3．将功率信号发生器的功率输出端接“差动变压器实验”单元激励电压输入端，把“差动变压器实验”单元的输出端3、4接入示波器的CH2，同时接入交流毫伏表。
3．旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小，这时可以左右移动旋动测微头，假设其中一个方向为正位移，另一个方向为负位移，从Vp-p最小开始旋动测微头，每0.2mm从交流毫伏表上读出输出电压Vp-p值，填入下表6-1，再从Vp-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。
差动变压器的特性实验-实验报告
一、实验目的
1、了解差动变压器的基本结构。
2、掌握差动变压器及整流电路的工作原理。
3、掌握差动变压器的调试方法。
二、实验原理
1、差动变压器由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成，当铁芯移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化使次级线圈的感应电势产生变化，一个次级线圈的感应电势增加，另一个则减少，将两个次级线圈反向串接，就可以引出差值输出，其输出电势反映出铁芯的位移量。
2、差动变压器实验电路图如图1-1所示。
图1-1
传感器的两个次级线圈(N2、N3)电压分别经 UR1、UR2两组桥式整流电路变换为直流电压，然后相减，经过差动放大器放大后，由电压表显示出来R1、R2为两桥臂电阻，RP1为调零电位器，R3、R4、C1组成滤波电路，R5为负载电阻，采用这种差动整流电路可以减少零点残余电压。
三、实验过程与数据处理
1.固定好位移台架，将电感式传感器置于位移台架上。调节测微器使其指示12mm左右，将测微器装入台架上部的开口处，再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。然后调节两个滚花螺母，使铁芯离开底面 10mm，注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。
2.差动放大器调零，用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V 档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮使电压表指示向零趋近，然后换到
2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器 RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。
差动变压器式电感传感器的性能测试课件
05
差器感 感器的性能 析
数据处理与分析方法
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据，确保数据 质量。
统计分析
运用均值、方差、标准差等统计指标，对数 据进行描述性统计分析。
回归分析
通过建立回归模型，分析传感器性能与各影 响因素之间的定量关系。
显著性检验
运用t检验、F检验等方法，检验各因素对传 感器性能的影响是否显著。
软件系统搭建
数据采集软件
编写或选用合适的数据采集软件，实现与数据采集卡的通信和控 制，能够实时采集、存储和处理数据。
数据处理与分析软件
选用或开发数据处理与分析软件，能够对采集到的数据进行处理、 分析和可视化展示。
标定与校准软件
编写或选用标定与校准软件，能够对测试系统进行标定和校准，确 保测试结果的准确性和可靠性。
差动变压器式电感传感器通常由初级 线圈、次级线圈和铁芯组成，初级线 圈输入交流电源，次级线圈输出感应 电动势。
工作原理基于变压器的工作原理，通 过改变铁芯的位置，使磁阻发生变化， 从而改变磁通量，进而产生感应电动 势。
差动变压器式电感传感器的应用领域
01
02
03
压力测量
差动变压器式电感传感器 可用于测量气体、液体和 蒸汽等介质的压力。
02
差器感 感器的性能指
线性度
总结词
差动变压器实验
Vp-p
5、作出幅频(Ｆ—Vp-p)特性曲线。实验完毕，关闭电源。
实验十三 差动变压器零点残余电压补偿实验
一、实验目的：了解差动变压器零点残余电压概念及补偿方法。 二、基本原理：由于差动变压器次级两线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不
均匀性， 铁芯 B－H 特性的非线性等， 造成铁芯(衔铁) 无论处于线圈的什么位置其输出电压 并不为零， 其最小输出值称为零点残余电压。 在实验十一(差动变压器的性能实验)中已经得 到了零点残余电压， 用差动变压器测量位移应用时一般要对其零点残余电压进行补偿。 本实 验采用实验十一基本原理中(（c）补偿线路减小零点残余电压。
在 10mm 处，将测微头微分筒挪至 12mm 处记录 Vp-p，再将测微头微分筒挪至
14.5mm 处记录 Vp-p，最后算出测微头位移量△X 为 2.50mm 时的两次 Vp-p 的差 值Vp-p）
4、在保持位移量不变的情况下改变激励电压(音频振荡器)的频率从 1kHZ～9kHZ(激励 电压幅值 2V 不变)时差动变压器的相应输出的 Vp-p 值填入表 12。 表 12 F(kHz) 12mm 的 Vp-p 14.5mm 的 Vp-p 1 2 3 4 5 6 7 8 9
五、思考题：
1、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？ 2、用直流电压激励会损坏传感器。为什么？ 3、如何理解差动变压器的零点残余电压？用什么方法可以减小零点残余电压？
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。
Ｘ（mm） 5 4.8 4.6 4.4 4.0 3.5 3 2.5 2.0 1.5 V o(p-p)/mv 285 288 290 295 301 312 322 335 350 362 Ｘ（mm） 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
V o(p-p)/mv 378 392 408 423 442 461 481
200
250300350400450
500-3
-2
-1
123
4
5
6
Ｘ（mm）
V o (p -p )/m v
灵敏度Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ=（481-285）/（5+2）=28
实验3差动变压器性能测试
实验小组：
黄文玉（201006020128）昝贵彬（201006080107）林雅萍（201006090130）
差动变压器式电感传感器
基本原理：电感传感器是把被测量转换成线圈的自感变化来实现检测的，而差动变压器是把被测量变化转移成线圈的互感变化来进行测量。差动变压器本身是一个变压器，初级线圈输入交流电压，次级线圈感应出交流信号，当初次级间的互感受外界影响而变化时，次级所感应的电压幅值也随之发生变化。由于两个次级线圈接成差动形式，故称为差动变压器。
差动变压器结构是由一个圆筒形骨架上分三段绕制成三个线圈和插入其中的可动铁芯组成。中间绕组N1为初级线圈，上下各有一组完全对称于初级的次级线圈N2，在铁芯处于中间位置时，初级线圈的互感相等。
实验3. 差动变压器性能测试
实验目的：了解差动变压器的工作原理。熟悉差动变压器的性能。
实验所用单元：音频振荡器，差动变压器，双波示波器。
实验注意事项：差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式，即同名端相连。
可通过信号相位是否变化进行判别。
实验步骤：
（1）按图1接线，将音频振荡器LV输出至差动变压器初级，频率为4KHZ。（2）打开主电源及副电源调整音频振荡器幅度，用示波器观察，使音频LV信号输出电压峰峰值为2V。
（3）调节测微头使次级的差动输出电压最小，提高示波器灵敏度，读出的最小电压叫做零点残余电压，观察输入与输出相位差约为__90°
___。当铁芯由上至下时，相位由___同____相变为___反____相。
（4）输出从零开始，旋转测微头，从示波器上读出电压Vp-p值填入下表1：
差动变压器式电感传感器的性能测试
2、工作原理分析如下：
差动变压器式传感器在工作时两个 副边绕组接成反向串联电路，在线圈的 品质因数Q足够高的前提下（一般都能 满足），可忽略铁损、磁损及线圈分布 电容的影响，其等效电路如图所示。 当原边绕组通以交流激励电压作用时， 在变压器副边的两个线圈里就会感应出 完全相等同的感应电势来。由于是反向 串联，因此，这两个感应电势相互抵消， 从而使传感器在平衡位置的输出为零。 当动铁芯产生一位移时，由于磁阻的 影响，两个副边绕组的磁通将发生一正 一负的差动变化，导致其感应电势也发 生相应的改变，失去平衡，使传感器有 一对应于动铁芯位移的电压输出量。
1差动变压器式电感传感器基本性能试验基本性能试验主要是对传感器的工作原理进行验证通过振动台或调节螺旋测微头给传感器输入一位移信号用又线示波器或液晶电压表来观察传感器的输出电压情况看看是否与理论相符
实验三
差动变压器式电感传感器的性能测试
一、实验目的：
1.通过本次实验使同学们进一步了解差动变压器式传感器的结构 原理；
五、实验报告要求与思考题
１、根据实验结果，画出差动变压器的输出特性Es=f(x)曲线 指出其线性工作范围，求出灵敏度。 ２、根据标定试验结果，作出标定曲线v=f(x)。并求出灵敏度。 ３、编写实验心得体会。
思考题
1.此类传感器对激励电源有何特殊要求？ 2.零点残余电压是怎样产生的？有哪些类型？ 3.分析你所得标定结果中存在的误差。 4.差动变压器的测量电路有哪些类型？各有何特点？ 5.差动变压器在工程实际中主要用于哪些非电量的检测与控制？
实验三. 差动变压器性能
1.实验目的: 了解差动变压器的基本结构及工作原理.通过 实验,验证差动变压器的基本特性.
2.实验所需部件: 差动变压器,音频振荡器,测微仪,示波器.
3.实验原理: 差动变压器由衔铁,初级线圈,次级线圈和线圈骨架等 组成.初级线圈作为差动变压器激励用,相当于变压器的原 边,次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而 成,相当于变压器的副边.差动变压器是开磁路,工作是建 立在互感基础上的.其原理及输出特性见图(1)
�
L01 LK
e01 e0 e02
e
01
e
L02
02
0
e
0
x
图(1)
4.实验步骤: a.按图(2)接线,音频振荡器地端接示波器 第一通道地端.
Lv
音频振荡器 4KH Z
Lo
Li Lo
示波器 第二通道
示波器 第一通道
图(2)
b.接通电源,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. c.旋动测微头,带动差动变压器衔铁在线圈中处于较上 位置,再顺时针旋动测微头,使衔铁在线圈中往下移动,同 时从示波器第二通道中观察其峰-峰值,当出现最小值时, 此时衔铁处于零位.继续顺时针旋动测微头,使衔铁向下移 动5毫米,每向下移动1毫米,记录示波器第二通道的电压VPP值,读数过程中应注意初,次级波形的相位关系.然后逆时 针旋动测微头,使衔铁向上移动,使示波器第二通道中观察 其峰-峰值,出现最小值,衔铁回到零位.继续逆时针旋动 测微头,使衔铁向上移动5毫米,每向上移动1毫米,记录示 波器第二通道的电压VP-P值,读数过程中应注意初,次级波 形的相位关系.衔铁向下和向上移动时,测微头只能朝同一 方向旋动.
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实验三电磁式传感器
（一）差动变压器的性能实验
一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器同一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式
和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，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少，将两只次级反向串接(同名端连接)，就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、电感式传感器、音频信号源
(音频振荡器)、直流电源、万用表。
四、实验步骤：
1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3-1 差动变压器电容传感器安装示意图
2、在模块上近图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的L v端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率
为4～5KHz(可用主控箱的数显表的频率档Fin输入来监测)。调节幅度使输出幅度为峰一峰值 V p-p=2V(可用示波器监测：X轴为0.25ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为20mv/div)。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级圈波形(L v音频信号V p-p=2V波形)比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插孔。
图3-2 双线示波与差动变压器连结示意图
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰一峰值V p-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向为
正位移，则另一方向移为负。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(3-1)。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(3-1)差动变压器位移ΔX值与输出电压V p-p数据表
X(mm) 无数据-←0mm 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
V(mv) 233 248 264 288 312 336
4、实验过程中注意差动变压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4-1画出V op-p-X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。
>> axis([0 7.5 233 336 ]);
coords=[0,1.5,3.0,4.5,6.0,7.5;233,248,264,288,312,366];
grid;
hold;
plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
x=coords(1,:)
y=coords(2,:)'
b=size(coords);
c=ones(1,b(2));
MT=[c;x];
M=MT';
f=inv(MT*M)*MT*y
['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
x=-max(x):0.01:max(x);
y=f(1)+f(2)*x;
mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
fprintf('传感器的系数灵敏度S=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
fprintf('非线性误差f=%5.3f%%\n',mistake);
plot(x,y);
xlabel('x/mm');
ylabel('V/mv');
title('差动变压器的性能试验');
legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);
计算结果:
ans =
y=16.781x+222.2381
传感器的系数灵敏度S=16.781%
非线性误差f=-0.413%
五、思考题：
1）用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHz的振动幅填，可以吗？差动变压器测量频率的上限受到什么影响？
答:可以,受铁磁材料磁感应频率响应上限影响。
2）试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？
答：差动变压器一般用于作为检测元件，而一般变压器作为电源变换部件或者信号转换部件；差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及铁心组成，当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换，使次级线圈产生感应电势的变化，而两只次级线圈是同名端相连，就引出差动输出，其输出电势反映出来的就是被测体的位移量。而一般电源变压器就是把连个线圈套在同一个铁心上构成的。