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：

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