实验2 差动变压器性能实验

实验二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, 了解差动变压器零点残余电压补偿的方法。

二、实验仪器
差动变压器（差动电感）、测微头、差动放大器、信号源、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, 一只次级线圈的感应电动势增加, 另一只次级线圈的感应电动势则减小, 将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出, 则输出的变化反映了被测物体的移动量。

四、由于差动变压器两只次级线圈的等效参数不对称, 初级线圈的纵向排列不均匀性, 次级线圈的不均匀, 不一致性, 铁芯的B-H 特性非线性等, 因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出并不为零, 称其为零点残余电压。

五、实验内容与步骤
（1）差动传感器性能
1. 根据图2-1 将差动变压器安装在传感器固定架上（传感器固定架为实验通用支架。

如果做其他实验, 可直接将传感器更换。

如做电容传感器实验, 可将差动变压器直接换成电容传
感器）。

图2-1 差动变压器安装图
图2-2 差动变压器接线图
2．将传感器引线插头插入“差动电感”插座中, 音频信号由信号源的“Us1 00”处输出, 打开电源, 调节Us1 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Vp-p=2V, 按图2-2 接线（差动电感接差动放大器输入端）。

3．将“差动放大器”的增益调到最大（增益调节电位器顺时针旋到底）。

用示波器观测“差动放大器”的输出, 旋动测微头, 使上位机或示波器观测到的波形峰－峰
值Vp-p 为最小, 这时可以左右位移, 假设其中一个方向为正位移, 另一个方向位移为负, 从Vp-p 最小开始旋动测微头, 每隔0.2mm 从示波器或上位机上读出输出电压Vp-p 值, 填入表2-1, 再从Vp-p 最小处反向位移做实验, 填入表2-2。

在实验过程中, 注意左、右位移时, 初、次级波形的相位关系。

表2-1 正向移动
VPP(mv)
X(mm)
表2-2 反向移动
VPP(mv)
X(mm)
（2）零点残余电压补偿
1. 安装好差动变压器, 利用示波器观测并调整信号源“Us1 00”输出为4kHz , 2V峰－峰值；按图2-3 接线。

2. RW2.RW3等元器件为电桥单元中调平衡网络。

3. 用示波器监测放大器输出；
4. 调整测微头, 使放大器输出信号最小。

5．依次调整RW2.RW3, 使示波器显示的电压输出波形幅值降至最小。

6. 此时示波器显示即为零点残余补偿后的输出波形。

7. 记下“差动变压器”的零点残余电压值峰－峰值（Vp-p）。

（注: 这时的零点残余电压是经放大后的零点残余电压＝V 零点p-p×K, K为“差动放大器”的放大倍数）。

8．可以看出, 经过补偿后的残余电压的波形是一不规则波形, 这说明波形中有高频成分存在。

图 2-3差动变压器零点残余电压补偿接线原理图
实验结束后, 关闭实验台电源, 整理好实验设备。

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2-1 和表2-2画出Vp-p－X 曲线, 并作出量程为±1mm、±2mm时系统的灵敏度和非线性误差。

2.分析经过补偿的零点残余电压波形。

六、注意事项
实验过程中加在差动变压器原边的音频信号峰-峰值不超过6V, 以免烧毁差动变压器传感器。