3试验（三）差动变压器性能

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电子信息工程学系试验报告

课程名称：传感器与检测技术

成绩：试验项目名称：试验（三）差动变压器性能时间：2023.09.30指导教师（签名）：班级：测控91姓名：陈云学号：910707153实验目的:

了解差动变压器式电感传感器的原理和工作状况；

实验环境:

双通道示波器和CSY-910型传感器试验仪：差动变压器式电感传感器、音频振荡器、测微器、V/F表。实验内容及过程:

1、试验原理

差动变压器的基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等。初级线圈作为差动变压器鼓舞部分，相当于变压器的原边。而次级线圈由两个结构尺寸和参数一致的两个线圈反相串接而成，形成变压器的副边。根据内外层排列不同，差动变压器有二段式和三段式，本试验采用三段式结构。

传感器随着被测物体移动时，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小，将两只次级反相串接，就为其差动输出，该输出电势则反映出被测物体的移动量。

2、旋钮初始位置

音频振荡器4KHz——8KHz，双线示波器第一通道灵敏度500mV/div，其次通道灵敏度10mV/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

3、试验步骤

（1）调理差动变压器

转动测微头旋钮使之与振动平台吸合，并使差动变压器的铁芯处于线圈的中段位置

（2）根据原理图接线

根据图接线，将示波器探头分别接至差动变压器的输入（接第一通道）和输出端（接其次通道），开启主、副电源，利用示波器观测，调理音频振荡器的幅度旋钮，使音频振荡器输出的鼓舞电压的峰峰值为2V。用手提压变压器磁芯，观测示波器其次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。

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（3）转动测微头，使示波器指示电压逐渐减小至近似为零，记录下来此最小值。

（4）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，使振动平台向上移动，使示波器指示为最大（40mV左右），观测输出波形。

（5）旋转测微头，记录下来振动台向下位移量及差动变压器输出端的电压峰峰值。

向下旋钮测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm（即转过20小格）用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，读数过程中应注意初、次级波形的相应关系。

位移(mm)电压(mV)

（6）关闭主、副电源，撤去连接导线，计算灵敏度S=△V/△X，作V-X关系曲线

式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化。

实验结果及分析：

本次试验是每变化0.25mm读取一个数据记录的，可能造成测量数据少，结果出现一定偏差。电压数据记录如下：位移(mm)电压(mV)Vmin=10.16mv

13.513.251312.7512.512.251211.7511.511.25

58.1249.2333.4822.2113.2410.1621.1132.0250.1860.23

计算灵敏度S=△V/△X，作V-X关系曲线，式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化。将左边分为2组，右边分为2组，用逐差法计算，最终左右灵敏度加起来求平均得出平均灵敏度.

S左=[(60.23-32.02)+(50.18-21.11)]/(2*2*0.25)=57.281V/mS右=[(58.12-33.48)+(49.23-22.21)]/(2*2*0.25)=51.662V/mS=(S左+S右)/2=54.471V/m

由计算可以得出该差动变压器的灵敏度为54.471V/m。

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图中曲线均说明，输出电压是先减小后增到，并且它们都有一个最低点。可能由于操作时振动的影响，数据出现了一定的波动，并没有符合线性变化，另外试验拟合时采用的是多项式拟合（线性无法拟合），可能有一定偏差。两条曲线都没有经过零点，最低电压就是零点剩余电压。为了直观一些，特意绘上了两条直线。由此可以验证差动变压器的大致输出曲线。

实验心得：

经过此次的试验，了解差动变压器式电感传感器的原理和工作状况，得知差动变压器式电感传感器在一定的区间范围内输出成线性关系，根据变动的方向不同其电压相位浮现180°的变化，并可以计算出它的平均灵敏度，为以后的应用打下理论和实践基础。

思考题：

(1)根据试验结果，指出线性范围。

答:可以看出对于本次试验，差动变压器式电感传感器线性范围大致在11.25到13.5这个范围。(2)当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观测到的波形相位会发生怎样的变化?答：相位会浮现180°的突变

(3)用测微头调理振动平台位置，使示波器上观测到的差动变压器的输出阻抗端信号为最小，这个最小电压是什么?由于什么原因造成?

答：这个电压是零点剩余电压，是由于结构及电磁特性不对称等多方面因素的影响造成的。

附录：本卷须知

(l)差变压器的鼓舞源必需从音频振荡器的