差动变压器测位移持性实验
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。
V(mV)0.3010.5590.946 1.505 1.763 2.194 2.624 3.054 3.527 3.914 4.344 X(mm)00.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 V(mV) 4.774 5.204 5.591 6.0220.3010.645 1.161 1.461 1.850 X(mm) 2.2 2.4 2.6 2.80-0.2-0.4-0.6-0.8 V(mV) 2.280 2.667 3.183 3.570 4.086 4.430 4.817 5.290 5.634 6.065 6.695 X(mm)-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8-2.0-2.2-2.4-2.6-2.8-3.0六、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=2.277mVΔm =Y-2.194=0.038m Vy FS=(6.022-0.301)mV=5.721mVδf =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=-1.834mVΔm =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:V(mV) X(mm)正向位移曲线图负向位移曲线图。
差动变压器性能测试实验报告
差动变压器性能测试实验报告实训项目:差动变压器的性能实验实训目的:了解差动变压器的工作原理和特性。
基本原理: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，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。
当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使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，一只次级线圈感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接(同名端连接)，就引出差动电势输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
实训器材:主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。
实训步骤:1(将差动变压器和测微头(参照附:测微头使用)安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1为初级线圈;L2、L3为次级线圈;,号为同名端，如图十一所示。
图十一差动变压器特性试验连接示意图 2(按图十一接线，差动变压器的原边,,的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为4 KHz,5KHz(可用主机箱的频率表输入Fin 来监测);调节输出幅度峰峰值为Vp-p,2V(可用示波器监测:X轴为0.2ms/div)。
3(松开测微头的安装紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p为较小值(变压器铁芯大约处在中间位置)，拧紧紧固螺钉，仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小值(零点残余电压)并定为位移的相对零点。
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的微分筒，每隔2mm(可取10—25点)从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入表7，再将测微头退回到Vp-p最小处开始反方向做相同的位移实验。
在实验过程中应注意:?从Vp-p最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差;所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或者回到零点重新做实验。
实验1 位移测量实验
实验三电涡流传感器位移测量实验一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体—金属涡流片）组成，如图22.1.1所示。
根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流I1（频率较高，一般为1MHz～2MHz）时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z发生变化。
我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环，这样就可得到如图22.1.2的等效电路。
图22.1.1 电涡流传感器原理图图22.1.2 电涡流传感器等效电路图图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。
短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。
线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。
根据等效电路可列出电路方程组：通过解方程组，可得I1、I2。
因此传感器线圈的复阻抗为：线圈的等效电感为：线圈的等效Q值为：式中：Q0—无涡流影响下线圈的Ｑ值，Q0＝ωＬ1／R1；Ｚ22—产生电涡流部分的阻抗，Ｚ22＝R22+ω2L22。
由式Z、L和式Ｑ可以看出，线圈与金属导体系统的阻抗Z、电感L和品质因数Ｑ值都是该系统互感系数平方的函数，而从麦克斯韦互感系数的基本公式出发，可得互感系数是线圈与金属导体间距离x(H)的非线性函数。
因此Z、L、Ｑ均是ｘ的非线性函数。
虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为"S"型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。
其实Z、L、Ｑ的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数不变，则阻抗就成为这个变化参数的单值函数。
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。
项目一数据表第 1 页共 1 页项目二数据表篇二:传感器与检测技术实验报告准考证号:100214101370 姓名:倪帅彪院校:河南科技大学专业名称:080302机械制造及自动化(独立本科段)《传感器与检测技术》实验报告实验一常用传感器(电感式、电阻式或电容式)静态性能测试一、实验目的:1(进一步认识电阻式、电感式、电容式传感器的工作原理、基本结构、性能与应用。
实验2 差动变压器位移性能实验
差动变压器位移性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器如图（3-1），由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。
在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感磁通量发生变化促使两个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，将两只次级线圈反向串接(同名端连接)，在另两端就能引出差动电势输出，其输出电势的大小反映出被测体的移动量。
图（3-1）三、需用器件与单元：差动变压器、差动变压器实验模块、测微头、双踪示波器、音频振荡器、直流稳压电源、数字电压表。
四、实验步骤：1、根据图（3-2），将差动变压器装在差动变压器实验模块上。
2、在模块上如图（3-3）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旋钮，输出频率为4～5KHz(可用主控箱的数显频率表来监测)，调节幅度旋钮使输出幅度为Vp-p=2V—5V 之间(可用示波器监测)，模块上L1表示初级线圈,L2、L3表示两个次级线圈且同名端相连。
图（3-2）差动变压器/电容传感器安装示意图图（3-3）3、将测微头旋至10mm处，，调整测微头的左右位置，使之与差动变压器活动杆吸合并且使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小，然后将测量支架顶部的镙钉拧紧固定住测微头；这时就可以进行位移性能实验了，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。
4、从Vp-p最小处开始旋动测微头，每隔0.2或0.5mm从示波器上读出电压Vp-p值并填入表(3-1)，直到测微头旋至20mm处。
4、测微头旋回到Vp-p最小处并反向旋转测微头，隔0.2或0.5mm从示波器上读出电压Vp-p值并填入表(3-1)，在实验过程中注意观察两个不同方向位移时初、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Vp-p数据表5、实验过程中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。
实验八 差动变压器实验报告 - 副本
厦门大学嘉庚学院传感器实验报告实验项目： 实验八 差动变压器的性能实验 实验台号： 3专 业： 测控技术及仪器 年 级： 2012 班 级： 测控（12） 学生学号： MTI12008 学生姓名： 蔡君实验时间： 2014 年 11 月 18 日 午12实验八 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1.螺旋测微器螺旋测微器又称千分尺（micrometer ）、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm ，测量范围为几个厘米。
它的一部分加工成螺距为0.5mm 的螺纹，当它在固定套管B 的螺套中转动时，将前进或后退，活动套管（可动刻度部分）和螺杆连成一体，其周边等分成50个分格。
最终读数结果=固定刻度+可动刻度+估读。
2.差动变压器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，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。
当次级开路时有 ,初级线圈激励电流 111L j R U I ω+=根据电磁感应定律，次级绕组中感应电势的表达式为 112I M j E a ω-= 122I M j E b ω-=次级两绕组反相串联，且考虑到次级开路，则 ()1121222L j R U M M j E E U b a ωω+--=-= 输出电压有效值()()2121212L R U M M U ωω+-=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，将两只次级线圈反向串接（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CGQ-003差动变压器实验模块、差动变压器、测微头、双线示波器、音频振荡器、直流电源、万用表(自备)。
图8-1 差动变压器/电容传感器安装示意图½Óʾ²¨Æ÷µÚһͨµÀf=4~5kH zV p-p=2VÊäÈëÐźŽÓʾ²¨Æ÷µÚ¶þͨµÀL1L2L3123546图8-2 双线示波器与差动变压器连接示意图四．实验步骤1．根据图8-1，将差动变压器装在差动变压器实验模块上。
自动化检测实验指导
自动化检测实验指导实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
三、需用器件与单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变片、调理电1位数显万用表（自备）。
路单元中的电桥、差动放大器；42五、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
如下图1—7所示。
图1—7观察应变片阻值变化情况示意图差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。
将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图1—8差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。
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。
3.按图1-1将信号源的两输出端 A，B接到传感器的初级线圈N1上，传感器次级线圈 N2、N3分别接到转换电路板的 C、D 与 H、I上，并将F与L用导线连接，将差动放大器与数字电压表连接好。
这样构成差动变压器实验电路。
4、接通电源，调节信号源输出幅度电位器RP2到较大位置，平衡电位器RP1处于中间位置，调节测微器使输出电压接近零，然后上移或下移测微器 1mm，调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右，再回调测微器使输出电压为 0mV。
差动变压器测位移实验
实验十四差动变压器测位移实验一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理：差动变压器的工作原理参阅实验十一（差动变压器性能实验）。
差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，如采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区。
图14—1是差动变压器测位移原理框图。
图14—1差动变压器测位移原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。
四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按图14—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。
提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ；垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择。
当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。
）。
调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。
到此，相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。
关闭电源。
图14—2相敏检波器电路调试接线示意图1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。
按图14—3示意图安装、接线。
将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V档。
位移测量实验报告
一、实验目的1. 熟悉位移测量原理及方法。
2. 掌握常用位移传感器的性能特点及应用。
3. 培养实际操作能力，提高实验技能。
二、实验原理位移测量是指测量物体在空间位置的变化。
根据测量原理，位移测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。
直接测量法：直接测量物体在空间位置的变化，如尺测法、光电法等。
间接测量法：通过测量与位移相关的物理量来间接计算位移，如电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器等。
三、实验仪器1. 电涡流传感器2. 霍尔传感器3. 差动变压器4. 数字示波器5. 螺旋测微器6. 计算机7. 数据采集卡四、实验内容1. 电涡流传感器位移特性实验（1）实验目的：了解电涡流传感器的原理与应用，掌握电涡流传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将电涡流传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析电涡流传感器位移特性曲线。
2. 霍尔传感器位移特性实验（1）实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用，掌握霍尔传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将霍尔传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析霍尔传感器位移特性曲线。
3. 差动变压器位移特性实验（1）实验目的：了解差动变压器的原理与应用，掌握差动变压器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将差动变压器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析差动变压器位移特性曲线。
五、实验结果与分析1. 电涡流传感器位移特性曲线：随着传感器与被测物体之间距离的增加，输出信号逐渐减小，呈线性关系。
差动变压器式位移传感器静态特性验证实验报告
差动变压器式位移传感器静态特性验证实验报告实验目的：本实验旨在验证差动变压器式位移传感器的静态特性，包括灵敏度、线性度和稳定性等方面。
实验器材：1.差动变压器式位移传感器2.信号发生器3.示波器4.多用表实验步骤：1.将差动变压器式位移传感器连接至信号发生器和示波器。
确保连接正确并稳定。
2.设置信号发生器的频率为固定值，如100Hz，并逐步增加信号幅度，记录传感器输出电压与输入电压的关系。
3.根据记录的数据绘制传感器的灵敏度曲线。
计算并记录不同输入电压下的输出电压变化率，即灵敏度。
4.改变输入电压的频率，如50Hz、200Hz等，重复步骤2和3，以验证传感器在不同频率下的灵敏度变化情况。
5.将输入信号的幅度设置为固定值，如2V，并逐步改变输入信号的频率，记录传感器输出电压与频率的关系。
6.根据记录的数据绘制传感器的频率响应曲线。
计算并记录不同频率下的输出电压变化率。
7.通过对比不同频率下的输出电压变化率，评估传感器的线性度。
8.持续输入相同信号，观察传感器输出电压的稳定性。
记录并分析传感器输出的波动情况。
实验结果与讨论：根据实验数据绘制的灵敏度曲线表明，在不同输入电压和频率下，差动变压器式位移传感器的灵敏度基本保持稳定。
通过对比不同频率下的输出电压变化率，可以得出传感器具有较好的线性度。
此外，传感器在持续输入相同信号的情况下，输出电压波动较小，表现出较好的稳定性。
结论：差动变压器式位移传感器在静态条件下表现出良好的特性，包括稳定的灵敏度、良好的线性度和稳定性。
这些特性使其在位移测量等领域具有广泛的应用前景。
检测技术实验报告电气 华中科技大学
2010 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(检测技术实验)指导教师日期实验成绩实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分电气学科大类差动变压器性能检测10 差动变压器零残电压的补偿20 差动变压器的标定40设计性实验实验名称/内容实验分值评分超声波测距40创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录实验一差动变压器性能检测 ..................................................................实验二差动变压器零残电压的补偿....................................................... 实验三差动变压器的标定 ...................................................................... 实验四超声波测距 ................................................................................... 总结............................................................................................................ 参考书目 ....................................................................................................实验二十二.差动变压器的标定一．差动变压器的基本结构：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相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。
传感器原理与检测技术差动变压器：位移测量实验
4、实验步骤
1、差动变压器安装在位移测量实验模块上。
2、根据上图接线，音频振荡器信号从实验台中0°或180°端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为5KHZ（可用实验台的频率表监测）。调节输出幅度4Vp-p（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div,Y轴A通道为1V/div，B通道为20mV/div）。图中初级线L1，次级L2,L3,都为连接线插座的对应编号。在线圈端点有一点表示的为同名端(出厂时已连接好)。接线时，也可以判别初级线圈及次级同名端。判别初级线圈及次级线圈同名端其它方法如下：L1(TP1,TP2)为初级线圈，并设另外两个线圈L2、L3的任一端为同名端。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，而且相位与初级线圈波形（音频信号Vp-p=4Vp-p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。
3、按下图接线，并按以下步骤操作：(1)检查接线无误后，合上主控箱电源开关，用示波器观察音频振荡器0端的Vp-p值，调整音频振荡器幅度旋钮使Vp-p=4V,频率调整在5KHz。(2)用示波器观察相敏检波器的输出，调整传感器连接支架高度，使示波器显示的波形幅值为最小。(3)仔细调节模块中平衡电位器W3和W4使示波器(相敏检波输出)显示的波形幅值更小，基本为零。(4)用手按住振动平台(让传感器产生一个大位移)仔细调节移相器的旋钮，使相敏检波器输出为一个接近全波的整流波形。(5)松手后，整流波形消失变为一条接近零点的直线(否则再调节Rw1和Rw2)。（6）将低频振荡器信号接入振动源的输入端，调节振动幅度旋钮和频率旋钮，使振动平台振动较为明显，用示波器观察放大器、相敏检波器及低通滤波器的输出端波形。
自动化检测实验指导
实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
三、需用器件与单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变1位数显万用表（自备）。
片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 42五、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
如下图1—7所示。
图1—7观察应变片阻值变化情况示意图2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。
将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图1—8 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。
差动变压器的性能及零点残余误差消除实验(精)
实验三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。
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－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，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表3－1，再人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。
差动变压器测位移实验
实验十四差动变压器测位移实验一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理：差动变压器的工作原理参阅实验十一（差动变压器性能实验）。
差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，如采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区。
图14—1是差动变压器测位移原理框图。
图14—1差动变压器测位移原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。
四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按图14—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。
提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ；垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择。
当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。
）。
调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。
到此，相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。
关闭电源。
图14—2相敏检波器电路调试接线示意图1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。
按图14—3示意图安装、接线。
将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V档。
自动化-检测实验指导
实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理和使用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业使用十分广泛。
三、需用器件和单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变1位数显万用表（自备）。
片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 42五、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
如下图1—7所示。
图1—7观察应变片阻值变化情况示意图2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。
将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图1—8 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)和电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。
《差动变压器(互感式)的性能实验》实验指导书
实验二（1） 差动变压器（互感式）的性能一、 实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。
二、 基本原理：差动变压器的工作原理是电磁互感原理。
差动变压器结构图如图2-1所示，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，差动变压器初、次级绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化，由于把二个次级绕组反向串接（同名端相接），以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。
当差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），其等效电路如图2-2所示。
1.初级线圈,2、3.次级线圈,4.衔铁图2-1 差动变压器结构示意图 图2-2差动变压器等效电路图图中U1为初级线圈激励电压，M1、M2分别为初级线圈于两个次级线圈间的互感，L1、R1分别为初级线圈的电感和有效电阻，L21、L22分别为两个次级线圈的电感。
R21、R22分别为两个次级线圈的有效电阻。
对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈互感相同，因而由初级线圈激励引起的感应电动势相同。
由于两个次级线圈反向串接，所以差动输出电动势为零。
当衔铁移向次级线圈L21，这时互感M1大，M2小，因而次级线圈L21内感应电动势，大于次级线圈L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。
在传感器的量程范围内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。
同样道理，当衔铁向次级线圈L22一边移动时差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。
因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。
中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中国大学MOOC中中国大学MO O C中国大学MO O C中国大学M O OC中国大学MO O C 中国大学MOOC中中国大学M O O C中国大学M O O C 中国大学M O O C中国大学M O O C 中国大学MOOC中由图11-2可以看出初级线圈的电流为：次级线圈的感应电动势为：由于次级线圈反向串接，所以输出的总电动势为：其有效值为：差动变压器的输出特性曲线如图2-3所示，图中E21、E22分别为两个次级线圈的输出感应电动势，E2为差动输出电动势，x 表示衔铁偏离中心位置的距离。
普通物理II实验-实验八 电感位移传感器特性研究
实验八电感位移传感器特性研究【实验目的】1.了解电感位移传感器工作原理；2.测量自感式传感器特性；3.测量差动变压器式传感器特性。
【实验原理】1．自感式位移传感器当磁棒插入线圈中并发生位移时，回路自感的大小与这回路所围面积的磁链数有关，由于磁棒在外部的磁感线是发散的、密度较稀，在内部的磁感线密度很大，所以自感L随磁棒位移x而发生变化。
而自感式传感器是把被待测位移变化转换成自感L变化的一种传感器。
自感式传感器的自变量为L，电感测量常见方法有以下两种。
（1）RL分压法测电感图9.1（a）所示的RL分压法测量电感接线图，因为电感的电流落后电压90°，而串联电路流过的电流是相同的，所以电感的电流与电阻的电压同相位。
我们把电阻电压VR放在X轴上，则电感电压VL在Y轴正向。
因为串联电路流过的电流相同，所以我们可以把电流因子约去。
由图9.1（b）可知V R V i =√VR2+VL2=√1+(ωL/R)（1）L=Rω√(Vi/VR)2−1（2）所以，只要已知R、ω、Vi ，测量VR即可求出L。
（2）LC谐振电流法测量电感如图9.2所示，我们再在RL回路中串入一个电容C。
串联电路流过各元件的电流相同，但电容上的电压落后电流90°。
我们仍把电阻上的电压作为参考量放在x轴，那么，电容电压将位于y轴的负方向。
这样电容上的电压和电感上的电压都位于y轴且方向相反。
一种特殊情况下，无论电感和电容的值是多少，总能找到一个频率使得VC=VL，由图9.2（b）看出，在y方向上的合成量为零。
这种情况称之为谐振，此时回路电流为谐振电流，用取样电阻R就得到了取样电压，此时取样信号与信号源信号同相位且为最大值，利用这个特点，我们可以测量精确电感。
由VC=VL，约去电流因子我们有XC=XL，即ωL=1（3）ωC（4）L=1ω2C可以看出，只要信号源频率、电容C已知，L就可以计算。
这种测量方式避免了测量仪表直接加在被测元件上，对于小容量电容测量很有好处，由于是比较相位，所以特别灵敏。
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实验步骤
• 1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅 度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将 ±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按示意图接 线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频 振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。 提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设 置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ； 垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选 择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内 选择。当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中 后再去测量波形。）。调节相敏检波器的电位器钮使 示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。到此， 相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位 器钮。关闭电源。
• 相敏检波器电路调试接线示意图
相敏检波器电路调试接线示意图
• 2、 调节测微头的微分筒，使微分筒的
0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。 按 • 示意图安装、接线。将音频振荡器幅 度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转 到底）；电压表的量程切换开关切到 20V档。检查接线无误后合上主机箱电 源开关。
• 差动变压器测位移组成、接线示意图
差动变压器测位移组成、接线示意图
• 本实验用虚拟仪器代替示波器方法： • 在计算机桌面上点击CSY-9.0后选择虚拟仪 CH2) 。 • 3、调节音频振荡器频率f=5KHz、幅值Vpp=2V（用示波器监测）。
• 4、松开测微头安装孔上的紧固螺钉。顺着差动变压器 衔铁的位移方向移动测微头的安装套（左、右方向都 可以），使差动变压器衔铁明显偏离L1初级线圈的中 点位置，再调节移相器的移相电位器使相敏检波器输 出为全波整流波形（示波器CH2的灵敏度VOLTS/DIV 在1V～50mV范围内选择监测）。再慢悠悠仔细移动 测微头的安装套，使相敏检波器输出波形幅值尽量为 最小（尽量使衔铁处在L1初级线圈的中点位置）并拧 紧测微头安装孔的紧固螺钉。 • 5、调节差动变压器实验模板中的RW1、RW2（二者 配合交替调节）使相敏检波器输出波形趋于水平线 （可相应调节示波器量程档观察）并且电压表显示趋 于0V。 • 6、调节测微头的微分筒，每隔△X=0.2mm从电压表 上读取低通滤波器输出的电压值，填入表中。
基本原理 差动变压器的工作原理参阅实验 （差动变压器性能实验）。差动变 压器在应用时要想法消除零点残余 电动势和死区，选用合适的测量电 路，如采用相敏检波电路，既可判 别衔铁移动（位移）方向又可改善 输出特性，消除测量范围内的死区。 下图是差动变压器测位移原理框图。
• 差动变压器测位移原理框图
差动变压器测位移原理框图