激励频率对差动变压器特性的影响实验实验报告
差动变压器的性能实验
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：差动变压器的工作原理电磁互感原理。
差动变压器的结构如图所示，由一个一次绕组1和二个二次绕组2、3及一个衔铁4组成。
差动变压器一、二次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。
由于把二个二次绕组反向串接（＊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。
当差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），它的等效电路如图所示。
图中U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：L1、R1分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电感；R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。
对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。
由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。
当衔铁移向二次绕组L21，这时互感M1大，M2小，差动变压器的结构示意图差动变压器的等效电路图因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。
在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。
同样道理，当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。
因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。
由图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：差动变压器的输出特性曲线如图所示.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。
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。
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
维普资讯
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。
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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：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。
1.5mm 1.0mm 0.5mm 0.0mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm
1KHz
0.72
-0.75 0.45 -0.46 0.22 -0.21 0.025 -0.024 0.25 -0.27 0.51 -0.53 0.76 -0.76 3KHz
0.80
-0.76
0.55 -0.52
0.24 -0.26
0.046 -0.057
0.24 -0.28
0.50 -0.55
0.75 -0.81
X
o V
()f KHz
S，作出灵敏度与激励频率做出每一频率时的V X
曲线，并计算其灵敏度
i
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：
表7 各激励频率的平均灵敏度
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。