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。
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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。