检测技术实验报告

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电气学科大类

2013 级

《信号与控制综合实验》课程

实验报告

(基本实验三:检测技术基本实验)

姓名刘洋学号U201312013专业班号1308姓名汪显康学号U201312012 专业班号1308姓名熊永新学号U201312008 专业班号1308

指导教师徐雁

日期 2016年4月

实验成绩

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实验评分表

实验二十二差动变压器的标定

一、实验目的

1.理解相敏检波工作原理；

2.掌握差动变压器的性能检测及零残电压补偿的方法和原理；

3.学习差动变压测试系统的组成和标定方法。

二、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相同线圈反相串接而成，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。由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，电压经过放大器会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常关系，因此必须采用适当的方法进行补偿。

1.造成零点残余电压的主要原因是：

1)一组两个传感器不完全对称，例如几何尺寸不对称、电气参数不对称及磁路参

数不对称；

2)供电电源中有高次谐波分量，而电桥只能对基波分量较好的平衡；

3)供电电源很好但磁路本身存在非线性，如导磁材料磁化曲线的非线性使B中

产生三次谐波分量。

2.减少零点残余电压的办法有：

1)从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；

2)采用相敏检波电路；

3)用补偿电路。

3.相敏检波器工作原理：

图22-1 相敏检波器原理图

相敏检波电路如图所示，图中1 为输入信号端，2为交流参考电压输入端，3 为输出端。

4 为直流参考电压输入端。5、6为整形电路将正弦信号转换成的方波信号，使相敏检波器中的电子开关正常工作。当2 、4 端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D 和J 处于开关状态，从而把1 端输入的正弦信号转换成半波整流信号。

三、实验设备

差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微仪。

四、实验步骤

1.了解相敏检波器工作原理

（1）调节音频振荡器输出频率为5KHZ，输出幅值为2V，将音频振荡器0端接相敏检波器的输入端1，相敏检波器的输入端连接，低通滤波器的输出端接数字电

压表20V。相敏检波器的交流参考电压输入端2分别接0 ，180 ，使相敏检

波器的输入信号和交流参考电压分别同相或者反相，用示波器两通道观察相敏

检测器输出端3的波形变化和电压表电压值的变化

（2）注意：此时差动放大器的增益要比较小，稍有增益即可，示波器的“触发”方式要选择正确。可以看出，当相敏检波器的输入信号和开关信号反相时，输出

为正极性的全波整流信号，电压表只是正极性方向最大值，反之，则输出负极

性的全波整流波形，电压表指示负极性的最大值。

（3）用示波器两通道观察相敏检测器插口5 、6 的波形

2.差动变压器性能检测

图22-2差动变压器性能检测电路原理图

（1）按上图接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器 LV 端功率输出；

（2）音频振荡器输出频率 5KHz，输出值 VP-P 值 2V；

（3）用手提变压器磁芯，观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转，以判断两个次级线圈的联接方式，如不能过零翻转，则需改变两个次级线圈的串接端，

使两个次级线圈反向串联。

3.差动变压器零残电压的补偿

图22-3 差动变压器零残电压补偿实验接线

（1）根据上图接线，差动放大器增益调到最大，音频LV端输出VP-P值2V，调节音频振荡器频率，使示波器二通道波形不失真；

（2）调节测微仪带动衔铁在线圈中运动，使差动放大器输出电压最小，调整电桥网

络WDWA电位器，使输出更趋减小

；

（3）提高示波器第二通道灵敏度，将零残电压波形与激励电压波形比较，观察零点残余电压的波形，说明经过补偿后的零残电压主要是什么分量（直流、三次谐

波）。

4.差动变压器的标定

图22-4 差动变压器的标定电路图

（1）按上图接线，差动放大器增益适度，音频振荡器Lv端输出5KHZ，VP-P值2V；

（2）调节电桥WD、WA 电位器，移相器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零；

（3）旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做

到正负输出对称。注意：示波器CH1、CH2 通道分别接入相敏检波器1、2 端

口，用手将衔铁位置压到最低，调节电桥、移相器，当CH1、CH2所观察到的

波形正好同相或反相时，则系统输出可做到正负对称；

（4）旋动测微仪，带动衔铁向上5mm，向下5mm 位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。

五、实验数据和分析

1.了解相敏检波器工作原理

（1）0度同相时相敏检波器输出电压波形（Vpp=4.20）

图22-5 正极性全波整流信号

分析：0°时，相敏检波器的输入信号和交流参考信号同相，CH2为3端口输出，输出为正极性的全波整流信号。可见在这种情况下，输出是一个全波整流的图形。（2）180度反相时相敏检波器输出电压波形（Vpp=-1.74V）

图22-6 负极性全波整流信号

分析：180°时，相敏检波器的输入信号和交流参考信号反相，CH2为3端口输出，输出为负极性的全波整流信号，波形不规则的原因：可能是MOS管导通带来的脉冲冲击。

（3）0度同相时相敏检波器⑤、⑥的波形