差动变压器的性能(自检实验二)
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。
实验二 差动变压器式电感传感器的静态位移性能
实验二差动变压器式电感传感器的静态位移性能一、实验目的1、通过实验，掌握差动变压器式电感传感器的基本工作原理。
二、实验原理差动变压器式电感传感器是利用感应电动势的方法，将物理量（如位移、压力、力等）转换为电信号的电子传感器。
差动变压器式电感传感器的基本组成为：主变压器、感应线圈和吸引式铁芯。
其中主变压器的主要作用是调制、解调信号，感应线圈是感应位移的探头，吸引式铁芯则用于传递感应力或位移作用。
当感应线圈产生了位移时，感应线圈中的磁通量随之变化，从而产生了感应电动势。
通过差动测量，可以得到感应线圈中的感应电动势。
差动变压器式电感传感器在运转中，其电感值随着位移的变化而变化。
最终，差动变压器式电感传感器可以将位移信号转化为电信号，并将转化后的电信号输出。
差动变压器式电感传感器相对于其他传感器的优势在于，其精确度比较高，线性度良好，同时具有较高的抗干扰能力和稳定性，适用于许多高精度位移测量场合。
三、实验器材与仪器2、数字万用表3、直流稳压电源4、温度控制器5、实验样品四、实验步骤1、连接实验装置：将差动变压器式电感传感器、数字万用表、直流稳压电源和温度控制器按照电路线路图连成一整个电路。
待连接完毕后，检查各个实验器材连接是否牢固且正确。
2、打开电源：将直流稳压电源和温度控制器的电源开关打开。
3、调节电源电压：调节直流稳压电源输出电压为3V并固定。
4、测量初始电压：将数字万用表的测量回路连接至差动变压器式电感传感器的输出端口，调节温度控制器以达到室温环境下的温度值。
在测定之前，需要先将应变计（或激光信号测试仪等测试仪器）分别置于初态位置和终态位置，然后测量出其初始电压值和终态电压值，并记录下来。
5、应变测试：通过手动控制实验样品位移并使实验样品进行定量的变化，此时差动测量器的输出电压值也会相应变化。
根据变化的大小，对应获取测量结果，并记录下差动测量器的输出电压值。
6、数据分析：在完成实验测量之后，需要对实验测量数据进行分析，并得到本次实验的相关结论。
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。
差动变压器实验报告
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，用于保护电力系统中的变压器。
本次实验旨在深入了解差动变压器的原理和工作机制，并通过实验验证其性能。
一、实验目的：1. 掌握差动变压器的基本原理和结构；2. 了解差动保护的工作原理；3. 通过实验验证差动变压器的性能。
二、实验仪器与设备：1. 差动变压器实验装置；2. 电源；3. 电流互感器；4. 电压互感器；5. 示波器。
三、实验原理：差动变压器是由两个或多个互感器组成的，其中一个为主互感器，其余为副互感器。
主互感器的一侧与电源相连，另一侧与负载相连。
副互感器的一侧与主互感器的相同端子相连，另一侧与差动继电器相连。
差动保护的基本原理是通过比较主互感器和副互感器的输出信号来判断系统是否发生故障。
在正常情况下，主互感器和副互感器的输出信号相等，差动继电器不动作；而在发生故障时，由于主互感器和副互感器的输出信号不同，差动继电器会动作，从而实现对系统的保护。
四、实验步骤：1. 将差动变压器实验装置接入电源，调整电压和电流的大小；2. 通过电流互感器和电压互感器分别测量主互感器和副互感器的输出信号；3. 将测得的信号输入示波器，观察波形；4. 通过改变电流和电压的大小，以及引入不同的故障情况，观察差动继电器的动作情况。
五、实验结果与分析：通过实验观察，我们可以得到以下结论：1. 在正常情况下，主互感器和副互感器的输出信号相等，差动继电器不动作；2. 在发生故障时，主互感器和副互感器的输出信号不同，差动继电器会动作；3. 不同类型的故障会导致差动继电器的动作时间和动作方式不同。
六、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了差动变压器的原理和工作机制，并通过实验验证了其性能。
差动变压器作为一种重要的保护设备，在电力系统中起着至关重要的作用。
掌握差动保护的原理和应用，对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。
在今后的学习和工作中，我们应该进一步加深对差动变压器的理解和应用，不断提高自己的技能和知识水平。
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：1111U 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：12122211()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。
为减小零点残余电压，我们一般会做如下措施：1、在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。
2、在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容等。
三、所需单元及部件：1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-02模块、STIM-03模块、差动变压器。
2、1-10KHZ音频信号、1-30HZ低频信号、示波器。
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。
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。
实验23差动变压器性能及标定
实验2.3差动变压器性能及标定实验2.3.1 差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。
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。
初级线圈做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图1图2 三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。
四、实验步骤：1．按图2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，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv ／格。
2．音频振荡器输出频率5KHZ ，输出值V P －P 2V 。
3．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。
4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级示波器输出电压V P －P 值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。
5．仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。
可以看出它与输入电压的相位差约为π／2，是基频分量。
6．根据表格所列结果，画出Vop-p －X 曲线，指出线性工作范围。
五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。
六、简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告实验2.3.2 差动变压器的标定一、实验目的：说明差动变器测试系统的组成和标定方法。
二、实验所需部件：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、示波表、测微头。
图1 三、实验步骤：1．按图1接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV 端输出5KHZ ，V P-P 值2V 。
2．调节电桥WD 、WA电位器，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(如有削波现象则应减小差动放大器增益)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
为减小零点残余电压，我们一般会做如下措施：
1、在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。
2、在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容
等。
三、所需单元及部件：
1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-02模块、STIM-03模块、差动变压器。
2、1-10KHZ音频信号、1-30HZ低频信号、示波器。
3、电子连线若干。
四、实验步骤：
1、（1）将信号发生器LF/AF按钮置于AF位置，并用示波器观察输出波形，将输出波形频率调节到4KHZ，幅值调节调节至Vp-p=5V。
（2）按图30.3连接好各实验模块，接上各模块电源。
（3）调节STIM-08模块的差分放大增益适中，将输出波形调节到一个合适的范围。
（若出现削波现象则适当减小增益）
（4）将差动变压器放置在STIM-08模块的支架上，活动衔铁轴连接测微头。
调节差动变压器与测微头的位置，观察示波器使输出信号的幅值为最小，固定传感器和测微头。
（5）按表2-1要求分别将测微头往外旋转和往内旋转，每旋转0.5mm读取示波器数据。
将数据记录在以下表格中。
表2-1差动变压器位移特性实验数据记录表
位移（mm）0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 VOUT1（mv）
位移（mm）-0.
5 -1 -1.5 -2 -2.
5
-3 -3.
5
-4 -4.5 -5
VOUT1（mv）
（7）按零点补偿实验连接好各实验模块，接上各模块电源调节（RP1）和(RP2)，通过示波器B通道观察输出的电动势幅值近似为零。
（8）旋转测微头使衔铁左右分别移动一个相同的距离（距离不大于5mm），用示波器观察系统输出是否对称。
如果不对称则需要反复调节衔铁的位置、零点补偿电桥、移相器，使输出信号正负对称。
2.（1）按图31-1差动变压器振动测量实验连接好各实验模块。
差动变压器初级的激励电源由STIM-08模块上的AF提供，频率在4-5KHZ之间。
通过振幅调节（RP3）调节激励电源的幅值为Vp-p=5V。
（2）将差动变压器安装STIM-03模块的支架上，将活动衔铁与振动盘中间轴连接，调节衔铁的位置，观察示波器通道B是输出信号的幅值为最小，固定传感器。
（3）检查无误后接上各模块电源。
将信号发生器LF/AF按钮置于LF位置，并用示波器观察输出波形的振幅，调节LF振荡器幅值调节旋钮，使Vp-p=8V。
将LF输出信号接到STIM-03模块。
（4）通过调节STIM-02模块上的移相器使STIM-02模块OUT2输出为全波整流波形。
（5）调节STIM-03模块的振幅调节旋钮，保持振动源振幅不变。
调节实训台上LF振荡器“+”“-”来改变振动频率。
每改变3Hz记录一个数据，将数据记录在表2-2中。
表2-2差动变压器振动定幅调频实验数据记录表
频率（Hz） 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
输出电压
Vp-p(mv)
（6）保持频率不变（使LF振荡器输出F=15Hz），按下面的表格调节实训台上LF振荡器振幅调节旋钮或STIM-03模块的振幅调节旋钮，改变LF_OUT 的Vp-p值，并将对应的数据记录在表2-3中。
表2-3差动变压器振动定频调幅实验数据记录表
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
LF_OUT
Vp-p（v）
输出电压
Vp-p(mv)
AF振荡
器
频率
示波器
A通道
示波器
B通道图30.3 差动变压器位移特性实验接线图
图31.1 差动变压器振动测量实验接线图五、思考
（1）根据实验结果，指出线性范围。
示波器
B通道
示波器
A通道
LF振荡器
Vp-p=8V
（2）当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？
（3）用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？
六、X-V曲线（用坐标纸）
七、实验小结
指导教师批阅及成绩
指导教师签名：
年月日。