内容发布更新时间 : 2024/12/25 0:39:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

表11电容传感器测位移实验数据

X(mm) V(V) …… …… 4、根据表11数据作出△X—V实验曲线，在实验曲线上截取线性比较好的线段作为测量范围并在测量范围内计算灵敏度S=△V／△X与线性度。实验完毕，关闭所有电源开关。

实验八 差动变压器的性能实验

差动变压器零点残余电压补偿实验 差动变压器的应用—振动测量实验

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类似变压器的作用原理。差动变压器的结构如图

12—1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12—2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，

图12—1差动变压器的结构示意图 图12—2差动变压器的等效电路图

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，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，衔势就越大。同样道理，当衔铁向二次绕组L22

铁位移越大，差动输出电动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12—2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12—3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。Eo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，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。为了减小零点残余电动势可采取以下方法：

图12—3 差动变压器输出特性

1、尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称。磁性材料要经过处理，

消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。

2、选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向又可改善输出特性，减小零点残余电动势。

3、采用补偿线路减小零点残余电动势。图12—4是其中典型的几种减小零点残余电动势的补偿电路。在差动变压器的线圈中串、并适当数值的电阻电容元件，当调整W1、W2时，可使零点残余电动势减小。

(a) (b) (c)

图12—4 减小零点残余电动势电路

三、需用器件与单元：机头中的振动台、测微头、差动变压器；显示面板中音频振荡器；调理电路面板传感器输出单元中的电感；双踪示波器(自备)。 四、实验步骤：

1、如下图12－5，Li为初级线圈(一次线圈)；Lo1、Lo2为次级线圈(二次线圈)；＊号为同名端。差动变压器的原理图参阅图12—2。

2、按图12—5示意接线，差动变压器的原边Li的激励电压(绝对不能用直流电压激励)必须从显示面板中音频振荡器的Lv端子引入，检查接线无误后合上主电源开关，调节音频振荡器的频率为3～5KHz[示波器监测、读数。正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置]的某一值；调节输出幅度峰峰值为Vp-p＝2V（示波器第一通道监测）。

图12—

5 差动变压器性能实验安装、接线示意图

3、差动变压器的性能实验：使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可采用仔细、缓慢地单向调节位移方法并且不要调节过量。

a、逆时针方向（往上）调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度线对准轴套的20mm 刻度线，记录此时示波器[正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置]第二通道显示的波形Vp-p(峰峰值)值为实验起点值并填写在表12中。

b、顺时针方向(往下) 每隔△X=0.2mm调节测微头的微分筒并从示波器上读出相应的电压Vp-p值(可取80个点值，当示波器显示的波形过“零”反相时作为“负”值)，填入下表12中(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的机械回差)。 表12 差动变压器性能实验数据

△X(mm) Vp-p(mV) 4、根据表12数据作出X－Vp-p实验曲线并回答差动变压器的零点残余电压大小？实验完毕，关闭电源。

五、思考题：

1、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？

2、用直流电压激励会损坏传感器。为什么？

3、差动变压器为何存在零点残余电压？用什么方法可以减小零点残余电压？

差动变压器零点残余电压补偿实验

一、实验目的：了解差动变压器零点残余电压概念及补偿方法。

二、基本原理：由于差动变压器次级二线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，铁芯B－H特性的非线性等，造成铁芯(衔铁) 无论处于线圈的什么位置其输出电压并不为零，其最小输出值称为零点残余电压。在实验十二(差动变压器的性能实验)中已经得到了零点残余电压，用差动变压器测量位移应用时一般要对其零点残余电压进行补偿。补偿方法阅读实验十二（二、基本原理），本实验采用（c）补偿线路减小零点残余电压。

三、需用器件与单元：机头中的振动台、测微头、差动变压器；显示面板中音频振荡器；调理电路面板传感器输出单元中的电感、调理电路面板中的电桥；双踪示波器(自备)。

四、实验步骤：

1、图14为差变残余电压补偿原理图实验接线示意图，按下图14示意接线。检查接线无误后，合上主电源开关。调节测微头使差变输出的幅值（示波器测试）为最小，再调节电桥单元中的W1与W2（二者反复交替调节）使差变输出的幅值（示波器测试）为更小。按实验十二（差动变压器的性能实验）3的a、b步骤实验，作出X－Vp-p实验曲线。

图14 零点残余电压补偿实验接线示意图

2、比较二者（实验十二与实验十四）实验结果。实验完毕，关闭电源。