激励频率对差动变压器特性的影响实验实验报告材料
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。
电源频率对差动变压器输出特性的影响分析
ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｏ ｔ ｕ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｏ ｆ ｒ ｎ ｉ ａ ｓ ｏ ｆｅ ｕ ｎ ｙｏ ｕ ｐ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｆ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｓａ ａｙ ｅ ｈ ｏ ｙ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ｉｃ ｉ ｃ ｉ ｃ ｄ ａｔ ｍ ｒ ｗａ ｌ ｚ ｄ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｌｔ ｑ ｉａ ｅ ｔ ｒ ｕ ｔ ｎ ｎ ｎ ｈ ｃ
ｕ ｄ ｒｈ ｅ ｌ ｔｔ， ｄｔｅｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｏ ｅ Ｔｈ ｓ ｌｉｄｃ ｔｄｔ ａ ｗ ｅ ｕ ｎ ｙｓｇ ｎ ｕ ｕ ｏｔｇ ｆ ｎ ｅ ｅｉ ａ ａｅ ａ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｄ ｓ ｎ ｈ ｉ ｗａ ｎ ． ｅｒ ｕｔｎ ｉａｅ ｔｎｌ ｆ ｑ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｔ ｌ ｅｏ ｄ ｅ ｈ ｉ ｏ ｒ ｏｐ ｖ ａ ｄ ｆ ｒｎ ｉｌｒｎ ｆ ｒ ｅ ｃｅ ｅ ｔ ｅｇ ｔｎｎ ｆ ｏ ｒｓｐ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄｔｅｏ ｔｕ ｈ ｇ ｓ ｅ ｍａｌ ｉ ｅｅ ｔ ａ ｓｏ ａｔ ｍ ｒｎ ｒａ ｄｗｉ ｈ ｉｈｅ ｉｇｏ ｗｅ ｕ ｐｙｆ ｑ ｅ ｃ ， ｕ ｔ ａ ｅｗａ ｒ ｓ ｌ ｉ ｓ ｈ ｐ ｒ ｎ ｈ ｐ ｃｎ ｖｙ ｗｈ ｎｐ ｗｅ ｕ ｐｙ ｆｅ ｕ ｎ ｙｗａ ｉｈ ｒ ｂ ｔ ｈ ｕ ｕ ｏｔｇ ｓｄ ｃ ｅ ｓ ｄｗｈ ｎｔ ｅｆｅ ｕ ｎ ｙ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ｅ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｒｑ ｅ ｃ ｓｈ ｇ ｅ ， ｕ ｅｏ ｔ ｔｖ ｌａ ｅｗａ ｅ ｒ ａ ｅ ｅ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｐ
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禾
电源频率对 差动 变压器输 出特性的影响分析
Ｉ ｌｕｅ ｅｏ ｗｅ ｕｐｐ ｙ Ｆｒ ｑ ｎｃ ｎ Ｏｕｔ ｔＣｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｎｆ ｎｃ ｆＰｏ ｒＳ ｌ ｅ ｕｅ ｙ ｏ ｐｕ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｆｅ ｅ ｉ ｌＴｒ ｎｓｏ ｍ ｅ ｆ Ｄｉｆ ｒ ｎｔａ ａ ｆ ｒ ｒ
差动变压器实验
按表要求，参照 ③与④ 的操作步骤，分别使动铁芯产生1mm 和2mm 的位 移，保持位移量与输入信号的幅度不变，分别改变信号频率为：1、3 、 5、 7、9KHZ，并记录不同频率时的输出电压数据。
X fkHz VO
1 3 5 7 9
1mm
2mm
3mm
根据实验数据，计算出每一频率时的灵敏度S，说明灵敏度与激励频率的关系曲 线。
2.仔细调节测微头使次级的差动输出电压uo最小，这个最小电压叫做 （零点残余电压）。可以看出它与输入电压的相位差约为（90度），因此 是（基波）正交分量。
3.根据所测结果，将零点残余电压最小，定为座标轴“0”点，输入同相 为正，反之为负。画出差动变压器输出电压特性（uo p_p －X）曲线， 指出线性工作范围，
实验用差动变压器（电感式）传感器主要性能： 量程：≥5mm 直流电阻：5Ω-10Ω
由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯 为软磁铁氧体。
三、实验应知知识
3、差动变压器传感器的组成结构
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，如图所示。
② 调整测微头，使次级输出电压最小。 ③ 调整测微头，使动铁芯产生3mm的位移，记录此时的输出电压数据。 ④ 保持位移量与输入信号的幅度不变，分别改变信号频率为：1、5、7、 9KHZ，并记录不同频率时的输出电压数据。
按表要求，参照 ③与④ 的操作步骤，分别使动铁芯产生1mm和2 mm的位移，
四、实验应会技能
V S X 4.求出灵敏度：根据实验数据，计算出位移1mm与3mm时的灵敏度
值。
四、实验应会技能
2 激励频率对差动变压器性能的影响
差动变压器性能试验报告
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。
五、实验记录：六、实验总结：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。
所以这个实验也是实现了非电量的电测量。
差动变压器的性能实验
实验九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），就引出差动电势输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：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。
四、实验步骤：附：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图9—1测微头读数图图9—1测位头组成与读数测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(０.５ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(０.０１ｍｍ／格)。
用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。
微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移０.０１毫米，这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图9—1甲读数为３.６７８ｍｍ，不是３.１７８ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图9—1乙已过零则读２.５１４ｍｍ；如图9—1丙未过零，则不应读为２ｍｍ，读数应为１.９８０ｍｍ。
测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。
一般测微头在使用前，首先转动微分筒到１０ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。
检测实验一实验报告
实验一传感器实验班号：机械91班学号：姓名：戴振亚同组同学：裴文斐、林奕峰、冯荣宇1、电阻应变片传感器一、实验目的(1) 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
(2) 了解半桥的工作原理，比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点(3) 了解全桥测量电路的原理及优点。
(4) 了解应变直流全桥的应用及电路的标定二、实验数据三、实验结果与分析1、性能曲线A、单臂电桥性能实验由实验数据记录可以计算出的系统的灵敏度S=ΔU/ΔW=0.21(mV/g)，所以运用直线拟合可以得到特性曲线如下图所示。
B、半桥性能实验由实验记录的数据我们可以得到半桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.41(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
C、全桥性能实验由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.78(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
检测实验报告戴振亚D、电子称实验由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=-1(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
2、分析a、从理论上分析产生非线性误差的原因由实验原理我们可以知道，运用应变片来测量，主要是通过外界条件的变化来引起应变片上的应变，从而可以引起电阻的变化，而电阻的变化则可以通过电压来测得。
而实际中，电阻的变化与应变片的应变的变化不是成正比的，而是存在着“压阻效应”，从而在实验的测量中必然会引起非线性误差。
b、分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。
首先我们由原理分析可以知道，单臂电桥的灵敏度为e0=(ΔR/4R0)*e x，而半桥的灵敏度为e0=(ΔR/2R0)*e x，所以可以知道半桥的灵敏度是单臂时的两倍，而由实验数据中我们也可以看出，而由于半桥选用的是同侧的电阻，为相邻两桥臂，所以可以知道e0=(ΔR1/R0-ΔR2/R0)*e x/4，而ΔR1、ΔR2的符号是相反的，同时由于是同时作用，减号也可以将温度等其他因素引起的电阻变化的误差减去而使得非线性误差得到改善。
传感器实验报告
传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验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。
根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最⼤偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。
四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。
从⽽将ΔR转换成ΔV。
2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。
所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。
3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。
4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。
实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。
数字电⼦秤实验原理如图5—1。
本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为⼀台原始电⼦秤。
图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。
差动变压器实验报告
差动变压器实验报告一、实验目的1、了解差动变压器的工作原理和结构。
2、掌握差动变压器的特性和测量方法。
3、学会使用相关仪器设备进行实验操作和数据处理。
二、实验原理差动变压器由一个初级线圈、两个次级线圈和一个可移动的铁芯组成。
当初级线圈中通以交流激励电压时，在两个次级线圈中会产生感应电动势。
由于铁芯的位置变化会导致两个次级线圈中的磁通量发生不同的变化，从而使两个次级线圈中的感应电动势产生差值，这个差值与铁芯的位移成正比。
根据电磁感应定律，初级线圈中的交流电流会在铁芯中产生交变磁场，次级线圈中的磁通量与铁芯的位置有关。
当铁芯位于中间位置时，两个次级线圈中的磁通量相等，感应电动势也相等，输出电压为零。
当铁芯向上或向下移动时，两个次级线圈中的磁通量不再相等，从而产生输出电压。
三、实验设备1、差动变压器实验模块2、信号发生器3、数字示波器4、直流电源5、电压表四、实验步骤1、按照实验电路图连接好实验设备，确保连接正确无误。
2、打开信号发生器，设置合适的交流激励电压频率和幅值，并将其输出连接到差动变压器的初级线圈。
3、调整直流电源的输出电压，为实验模块提供合适的工作电压。
4、移动铁芯，观察示波器上的输出电压变化，并记录不同位置时的输出电压值。
5、改变激励电压的频率和幅值，重复步骤 4，观察输出电压的变化规律。
6、对实验数据进行处理和分析，绘制输出电压与铁芯位移的关系曲线。
五、实验数据及处理在实验中，我们测量了不同铁芯位移下的输出电压，并记录了相关数据。
以下是部分实验数据：｜铁芯位移（mm）｜输出电压（V）｜｜｜｜｜0|0|｜1|05|｜2|10|｜3|15|｜4|20|根据上述数据，我们绘制了输出电压与铁芯位移的关系曲线，如下图所示：插入关系曲线图从曲线中可以看出，输出电压与铁芯位移基本呈线性关系，这与差动变压器的工作原理相符。
六、实验结果分析1、实验结果表明，差动变压器的输出电压与铁芯的位移成正比，这验证了差动变压器的工作原理。
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。
4实验指南(YL2100)
目录实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (1)实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (3)实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (4)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (5)实验五金属箔式应变片的温度影响实验 (6)实验六直流全桥的应用——电子秤实验 (6)实验七移相器实验 (7)实验八相敏检波器实验 (9)实验九交流全桥的应用——振动测量实验 (10)实验十压阻式压力传感器的压力测量实验 (13)实验十一扩散硅压阻式压力传感器差压测量* (14)实验十二差动变压器的性能实验 (15)实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (16)实验十四差动变压器零点残余电压补偿实验 (18)实验十五差动变压器的应用——振动测量实验 (19)实验十六电容式传感器的位移特性实验 (21)实验十七电容传感器动态特性实验 (22)实验十八直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (23)实验十九交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (25)实验二十霍尔测速实验* (26)实验二十一磁电式传感器测速实验 (27)实验二十二压电式传感器测量振动实验 (28)实验二十三电涡流传感器位移特性实验 (29)实验二十四被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 (30)实验二十五被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (31)实验二十六电涡流传感器测量振动实验 (31)实验二十七电涡流传感器的应用——电子秤实验 (33)实验二十八电涡流传感器测转速实验* (34)实验二十九光纤传感器的位移特性实验 (34)实验三十光纤传感器测量振动实验 (35)实验三十一光纤传感器测速实验 (36)实验三十二光电转速传感器的转速测量实验 (38)实验三十三 CU50温度传感器的温度特性实验 (39)100热电阻测温特性实验 (40)实验三十四 PT实验三十五热电偶测温性能实验 (42)实验三十六气体流量的测定实验* (43)实验三十七气敏（酒精）传感器实验 (44)实验三十八湿敏传感器实验 (45)实验三十九温度仪表PID控制实验 (45)实验四十外部温度控制实验系统* (47)实验四十一多功能数据采集控制器的使用介绍 (47)实验四十二计算机温度PID控制实验 (50)实验四十三数据采集卡动态链接库调用实验* (52)实验四十四转速PID控制系统 (53)附录一温控仪表操作说明 (55)附录二《微机数据采集系统软件》使用说明 (62)附录三《多功能数据采集系统软件》使用说明 (65)附录四《YL4.1系统软件》使用说明 (67)实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
《传感器与检测技术》差动变压器性能及标定实验报告
《传感器与检测技术》差动变压器性能及标定实验报告课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型实验项目名称：差动变压器性能及标定一、实验目的：1、了解差动变压器原理及工作情况。
2、了解差动变压器测量系统的组成和标定方法。
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。
从上述工作原理可知，当差动变压器的衔铁连接杆与被测体接触连接时就能检测到物体的位移变化。
二、需用器件与单元：音频振荡器、测微头、主、副电源、差动变压器、振动平台、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、测微头、电桥、电压/频率表、双踪示波器。
四、实验步骤：性能实验：1、根据图 2-4 接线，将差动变压器、音频振荡器（必须从 L V 输出）、双踪示分别接至差动变压器的输入和输出端，调节差动变压器原边线圈音频振荡器激励信号峰-峰值为 2V，音频振荡器频率输出调节到 4KHz~8KHz 之间，双踪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。
2、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、转动测微头使测微头与振动平台吸合，再向上转动测微头，使振动平台往上位移 5mm 并记录初始波形峰-峰值。
4、向下旋转测微头，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峰-峰值填入下表 2-1。
根据所得的数据计算灵敏度 S。
差动变压器实验报告
差动变压器实验报告引言差动变压器是一种常用的电力设备，广泛应用于电力系统中的保护和控制中。
本次实验旨在通过实验方法验证差动变压器的工作原理，并研究其性能参数与实验条件的关系。
实验装置及原理介绍实验装置实验中使用的差动变压器实验装置包括两台单相变压器、一个调控盘、一个电压表和一个电流表。
其中，单相变压器的一侧通过调控盘和电流表连接至电源，另一侧通过调控盘和电压表连接至负载。
差动变压器原理差动变压器由两个单相变压器组成，分别为主变和副变。
主变和副变的原边和副边通过差动连接，主变的原边和副变的副边分别与电源和负载相连。
差动变压器主要通过相互感应作用来实现信号的传递和转换。
当主、副变的副边电流完全平衡时，差动变压器工作正常；当主、副变的副边电流不平衡时，差动变压器工作异常，可能引发保护动作。
实验步骤及结果分析实验步骤1.将调控盘设定为主变边额定电压，记录电压表示数。
2.在负载侧接入适当的负载，记录电流表示数。
3.将调控盘逐渐扩大到副变边额定电压，记录电压表和电流表示数。
4.逐渐减小负载或将主、副变的原边电压调至额定值，记录电流表示数。
5.根据记录的数据，计算差动电流、变比和误差等。
实验结果分析根据实验记录的数据，我们可以计算差动电流、变比和误差等参数。
差动电流是差动变压器工作正常与异常的重要指标，其大小与主、副变的副边电流平衡程度相关，主、副变的副边电流完全平衡时，差动电流为0；当主、副变的副边电流不平衡时，差动电流不为0，此时需要进行保护动作。
变比是差动变压器主变与副变的变压比，它是电压传输的重要性能指标，也是差动保护装置的参数之一。
误差是主变和副变的测量值与理论值之间的差异，其大小直接影响差动保护装置的灵敏度。
实验结果与讨论差动电流根据实验数据计算得到的差动电流如下： 1. 主变电流：10A 2. 副变电流：10.2A 3. 差动电流：0.2A变比由实验数据计算得到的变比为：1：1.02误差根据实验数据计算得到的误差为：0.02实验结论通过本次实验，我们验证了差动变压器的工作原理，并得到了差动电流、变比和误差等参数。
实验二 差动变压器特性及应用
实验二差动变压器特性及应用实验性质：综合性实验实验目的：1、了解差动变压器的原理及工作情况。
2、了解如何用适当的网络线路对残余电压进行补偿。
3、了解差动变压器的实际应用。
实验仪器：音频振荡器、测微头、双线示波器、电桥、差动变压器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、低频振荡器、激振器。
实验步骤：一、差动变压器性能检测1、设定有关旋钮初始位置：音频振荡器4KHz，双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm，第二通道灵敏度20mV/cm，触发选择打到第一通道。
2、按图1接线，音频振荡器必须从LV接出。
3、调整音频振荡器幅度旋钮，使音频LV信号输入到初级线圈的电压为2Vp-p。
图1音频振荡器4KHz 接第一通道接第二通道4、旋动测微头，从示波器上读出次级输出电压Vp-p 值填入下表：读出过程中应注意初、次级波形的相位关系：当铁芯从上至下时，相位由________相变为________相。
5、仔细调节测微头使次级的差动输出电压为最小，必要时应将通道二的灵敏度打到较高档，如0.2V/cm,这个最小电压叫做 ，可以看出它与输入电压的相位差约为__________，因此是__________正交分量。
6、根据所得结果，画出(V op-p －X)曲线，指出线线工作范围，求出灵敏度：VS X∆=∆ 注意事项：（1）差动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。
这可通过信号相位有否变化判别之)。
（3）差动变压器与示波器的连线应尽量短一些，以免引入干扰。
二、差动变压器零点残余电压的补偿1、设定有关旋钮的初始位置：音频振荡器4KHz ，双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm ，第二通道灵敏度1V/cm ，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到最大。
2、观察差动变压器的结构。
按图2接线，音频振荡必须从LV 插口输出，w1、w2、r 、c 为电桥单元中调平衡网络。
试验九激励频率对差动变压器特性的影响
前言YC-2000D-I型创新传感器实验装置主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”、“自动化检测技术”、“非电量电测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“机械量电测”等课程的实验教学。
实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中，通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。
YC-2000D-I型创新传感器实验装置为适应不同类别，不同层次的专业需要，最新推出的模块化的新产品。
其优点在于：1、能适应不同专业的需要，不同专业可有不同的菜单，可以根据用户的特殊要求制作模块。
2、能适应不断发展的趋势，可以不断补充新型的传感器模块。
3、指导教师和学生可以开发与组织新实验，本公司可以提供空白的模块。
4、可以利用主控台的共用平台用于学生课程设计、毕业设计和自制装置。
本实验指南，由于编写时间仓促，水平有限，难免有疏漏廖误之处，热切期望实验指导老师与学生们，能提出宝贵意见，谢谢！目录YC-2000D-I型创新传感器实验装置。
3示范实验举例。
5实验一应变片单臂电桥性能实验。
5实验二应变片半桥性能实验。
11实验三应变片全桥性能实验。
12 *实验四应变片单臂、半桥、全桥性能比较。
14实验五应变片直流全桥的应用—电子秤实验。
15实验六应变片的温度影响实验。
16实验七移相器、相敏检波器实验。
16实验八差动变压器的性能实验。
21实验九激励频率对差动变压器特性的影响。
26实验十差动变压器零点残余电压补偿实验。
26实验十一差动变压器测位移实验。
28实验十二差动变压器的应用—振动测量实验。
30实验十三线性霍尔传感器位移特性实验。
32实验十四线性霍尔传感器交流激励时的位移性能实验。
34实验十五光纤位移传感器测位移特性实验。
36实验十六光纤温度传感系统特性实验。
39实验十七光纤压力传感系统特性实验。
差动变压器的性能实验
差动变压器的性能实验院系名称：理学院专业班级：应物1401班姓名：付少华学号：201421020105差动变压器的性能实验一、实验目的1、了解差动变压器的工作原理和特性。
2、熟悉数字示波器的使用。
二、实验原理差动变压器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。
三、实验仪器差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器，音频振荡器、直流稳压电源、数字电压表。
四、实验内容及步骤1、根据图1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图1 差动变压器安装示意图2、在模块上如图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），将差动变压器的两个次级线圈的同名端相连。
注：判别初次级线圈及次级线圈同名端的方法如下：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2接线。
当铁芯左、右移动时，分别观察示波器中显示的初、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2中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插座。
图2 双踪示波器与差动变压器连接示意图3、将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小，并将测量支架顶部的螺钉拧紧，这时可以进行位移性能实验，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。
差动变压器的性能实验报告
差动变压器的性能实验报告差动变压器的性能实验报告引言：差动变压器是一种常见的电力设备，广泛应用于电力系统中。
本次实验旨在通过对差动变压器的性能参数进行测量和分析，探讨其在电力系统中的作用和应用。
一、实验目的本次实验的主要目的是测量差动变压器的性能参数，包括变比、短路阻抗和负载损耗。
通过实验数据的分析，研究差动变压器的工作原理和性能特点，为其在电力系统中的应用提供理论依据。
二、实验原理差动变压器是由两个或多个相同变比的互感器组成，其中一个互感器称为主绕组，其余的称为副绕组。
差动变压器的工作原理是通过主绕组和副绕组之间的磁耦合作用，实现电能的传递和变压。
三、实验仪器和设备本次实验所需的仪器和设备包括差动变压器、电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、功率表等。
四、实验步骤1. 连接实验仪器和设备：根据实验装置图，将差动变压器、电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、功率表等连接起来。
2. 测量变比：将一组已知电压和电流输入到主绕组和副绕组，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到变比。
3. 测量短路阻抗：将主副绕组短路，施加一组已知电压和电流，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到短路阻抗。
4. 测量负载损耗：将主副绕组接入负载，施加一组已知电压和电流，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到负载损耗。
五、实验结果和分析根据实验数据和计算结果，得到了差动变压器的性能参数。
通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 变比是差动变压器的重要性能指标，其值应接近设计变比，否则会影响电力系统的正常运行。
2. 短路阻抗是衡量差动变压器性能稳定性的指标，其值应适中，既不能过低导致过大的短路电流，也不能过高导致过大的负载损耗。
3. 负载损耗是差动变压器在正常工作状态下的能量损耗，其值应尽可能小，以提高电力系统的效率。
六、实验总结通过本次实验，我们对差动变压器的性能参数进行了测量和分析，深入了解了差动变压器的工作原理和性能特点。
差动变压器性能、频率特性、零点残余电压补偿实验[1]
![差动变压器性能、频率特性、零点残余电压补偿实验[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c751d90c0b4e767f5acfce32.png)
①接线与性能测试一样，检查接线无误后，合上主机箱电源
开关，调节主机箱音频振荡器LV输出频率为1kHz、幅度Vp-p＝ 2V(示波器监测)。 调节测微头微分筒使差动变压器的铁芯明显偏 离线圈中心位置，差动变压器有较大的Vp-p输出。 ②在保持位移量不变、激励电压幅值2V不变的情况下，改 变激励信号(音频振荡器)的频率从1kHZ～9kHZ，将差动变压器 的相应输出的Vp-p值填入表。
△X(mm) Vp-p(mv)
③实验数据记录 差动变压器的零点残余电压。 根据表中数据画出X－Vp-p曲线。分正向和反向两段计算灵敏 度S=△V／△X、线性度和非线性误差。 实验完毕，关闭电源。
2、频率特性实验
基本原理：差动变压器的输出电压的有效值可以近似用 关系式：
表示,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，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时， 若RP2＞ω2LP2，则输出电压Uo受频率变动影响较大， 且灵敏度较低，只有当ω2LP2＞＞RP2时输出Uo与ω无 关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不 利。
可以看出一次绕组的电流为：
二次绕组的感应动势为：
由于二次绕组反向串接，所以输出总电动势为：
其有效值为：
Байду номын сангаас
差动变压器的输出特性曲线
图中E21、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势，E2为差动输出电 动势，x表示衔铁偏离中心位置的距离。其中E2的实线表示理想的输出特
性，而虚线部分表示实际的输出特性。E0为零点残余电动势，这是由于差
动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的。零点残余电动势 的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，此
传感器实验
*实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、基本原理：如图4 （a）、（b）、（c）为应变片单臂、半桥和全桥测量电路原理图。
它们输出电压分别为：a）单臂Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E 设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。
则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E(b)、双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)Kε E(C)、全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝KεE（a）单臂（b）半桥（c）全桥图4 应变测量电路三、需用器件与单元：机头中的应变梁、振动台；主板中的F/V电压表、±4V电源、箔式应变片输出口、电桥、差动放大器；砝码。
四、实验步骤：四、需用器件与单元介绍：熟悉需用器件与单元在传感器箱中机头与主板的布置位置(参阅以上说明书二、实验箱组成图)。
1、图1—4为主板中的电桥单元。
图中：⑴菱形虚框为无实体的电桥模型(为实验者组桥参考而设，无其它实际意义)。
⑵R1=R2=R3=350Ω是固定电阻，为组成单臂应变和半桥应变而配备的其它桥臂电阻。
⑶W1电位器、r电阻为电桥直流调节平衡网络，W2电位器、C电容为电桥交流调节平衡网络。
图1—4 电桥单元2、图1—5为主板中的差动放大器单元。
图中：左图是原理图。
其中：IC1-1 AD620是差动输入的测量放大器(仪用放大器)；IC1-2为调零跟随器。
右图为实验面板图。
图1—5 差动放大器原理与面板图五、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、提振动台）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)。
激励频率对差动变压器特性的影响实验实验报告
鼓励频率对差动变压器特性的影响实验实验报告一． 实验目的：了解初级线圈鼓励频率对差动变压器输出性能的影响。
二． 根本原理：差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式：O U =表示，式中P L 、P R 为初级线圈电感和损耗电阻，i U 、ω为鼓励电压和频率，1M 、2M 为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈鼓励频率太低时，假设222P P R L ω>>，则输出电压O U 受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当222P P L R ω>>时输出O U 与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。
三． 需用器件和单元：差动变压器单元、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源〔音频振荡器〕、直流电源、万用表。
四． 实验步骤：1. 差动变压器安装同"差动变压器的性能实验〞。
差动变压器实验模块接线图如下。
图7-1 差动变压器连接示意图 2. 检查连线无误后合上主控箱电源开关。
选择音频信号输出频率为1KHz 从LV 输出。
〔可用主控箱的数显表频率档显示频率〕移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置，调节1w R 、2w R 使输出变得更小。
3. 旋动测微头，每间隔0.5mm 在示波器上读取一个P P V -数据〔此时示波器档位设置为X 轴为0.2/ms div ，Y 轴为1/v div ，其中位移数值越大，则P P V -数值变化越明显〕。
4. 分别改变鼓励频率为3KHz 、5KHz 、7KHz 、9KHz ，重复实验步骤1、2将测试结果记入表1。
表1 不同鼓励频率时输出电压〔峰-峰值〕与位移*的关系。
做出每一频率时的V X -曲线，并计算其灵敏度i S ，作出灵敏度与鼓励频率的关系曲线。
五． 实验结果计算1. 做出每一频率时的V X -曲线并计算其灵敏度i S ，做出灵敏度与鼓励频率的关系曲线。
如图1，为1KHz 时的V X -曲线：图1 1KHz 时的V X -曲线如表2，为1KHz 时的灵敏度i S表2 1KHz 时的灵敏度i S如图2，为3KHz 时的V X -曲线：00.51 1.5图2 3KHz时的V X-曲线S如表3，为3KHz时的灵敏度iS表3 3KHz时的灵敏度i如图3，为5KHz时的V X-曲线：图3 5KHz时的V X-曲线S如表4，为5KHz时的灵敏度iS表4 5KHz时的灵敏度i如图4，为7KHz时的V X-曲线：图3 7KHz时的V X-曲线S如表5，为5KHz时的灵敏度iS表5 7KHz时的灵敏度i如图5，为9KHz时的V X-曲线：图5 9KHz时的V X-曲线S如表6，为9KHz时的灵敏度iS表6 9KHz时的灵敏度i各鼓励频率的平均灵敏度如表7：如图6，为灵敏度与鼓励频率的关系曲线。
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激励频率对差动变压器特性的影响实验
实验报告
一． 实验目的：
了解初级线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响。
二． 基本原理：
差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式：
122
22
i
O p
p
U R L
ω=
+表示，
式中P L 、P R 为初级线圈电感和损耗电阻，i U 、ω为激励电压和频率，1M 、2M 为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，
若2
22P P R L ω>>，则输出电压O U 受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当222
P P L R ω>>时输出O U 与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳
定不利。
三． 需用器件和单元：
差动变压器单元、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源（音频振荡器）、直流电源、万用表。
四． 实验步骤：
1. 差动变压器安装同“差动变压器的性能实验”。
差动变压器实验模块接线图如下。
图7-1 差动变压器连接示意图
2. 检查连线无误后合上主控箱电源开关。
选择音频信号输出频率为1KHz 从LV
输出。
（可用主控箱的数显表频率档显示频率）移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置，调节1w R 、2w R 使输出变得更小。
3. 旋动测微头，每间隔0.5mm 在示波器上读取一个P P V -数据（此时示波器档位设置为X 轴为0.2/ms div ，Y 轴为1/v div ，其中位移数值越大，则P P V -数值变化越明显）。
4. 分别改变激励频率为3KHz 、5KHz 、7KHz 、9KHz ，重复实验步骤1、2将测试结果记入表1。
表1 不同激励频率时输出电压（峰-峰值）与位移X 的关系。
做出每一频率时的V X -曲线，并计算其灵敏度i S ，作出灵敏度与激励频率的关系曲线。
五．实验结果计算
S，做出灵敏度与激励频率的1.做出每一频率时的V X
-曲线并计算其灵敏度
i
关系曲线。
(1)1KHz
如图1，为1KHz时的V X
-曲线：Array
00.51 1.5
图1 1KHz时的V X
-曲线
S
如表2，为1KHz时的灵敏度
i
S
表2 1KHz时的灵敏度
i
如图2，为3KHz时的V X
-曲线：Array
00.51 1.5
图2 3KHz时的V X
-曲线
S
如表3，为3KHz时的灵敏度
i
S
表3 3KHz时的灵敏度
i
如图3，为5KHz时的V X
-曲线：Array
00.51 1.5
图3 5KHz时的V X
-曲线
S
如表4，为5KHz时的灵敏度
i
S
表4 5KHz时的灵敏度
i
如图4，为7KHz时的V X
-曲线：Array
00.51 1.5
图3 7KHz时的V X
-曲线
S
如表5，为5KHz时的灵敏度
i
S
表5 7KHz时的灵敏度
i
如图5，为9KHz时的V X
-曲线：Array
00.51 1.5
图5 9KHz时的V X
-曲线
S
如表6，为9KHz时的灵敏度
i
S
表6 9KHz时的灵敏度
i
2. 做出灵敏度与激励频率的关系曲线。
各激励频率的平均灵敏度如表7：
如图6，为灵敏度与激励频率的关系曲线。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
图6 灵敏度与激励频率的关系曲线
六． 试验后感
通过本次实验，我了解了差动变压器的相关性能，以及激励频率对于差动变压器输出值的影响，相信通过本次实验可以帮助我在以后的实验以及生活中更好运用差动变压器。