文档介绍：华中科技大学传感器实验报告系别: 自动化学院专业与班级: 物流 1104 班实验时间:第 11 周,星期四,上午学生姓名: 吴雅娴学号: U201113759 同组人: 龙贲璇实验名称: 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 6-1 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 6-2 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, 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, 图 6-1 差动变压器的结构示意图图 6-2 差动变压器的等效电路图因而二次绕组 L 21 内感应电动势大于二次绕组 L 22 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 L 22 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 6-2 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 6-3 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。 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。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。图 6-3 差动变压器输出特性三、需用器件与单元: 差动变压器实验模板、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 、根据图 6-4 ,将差动变压器装在差动变压器实验模板上。图 6-4 差动变压器电容传感器安装示意图 2 、在模块上按图 6-5 接线,音频振荡器信号必须从主控箱中的 L v 端子输出, 调节音频振荡器的频率, 输出频率为 4~ 5KH z( 可用主控箱的数显表的频率档 F in 输入来监测)。调节幅度使输出幅度为峰一峰值V p-p =2V ( 可用示波器监测: X 轴为 、Y轴 CH 1为 1V/ div 、 CH 2为 20mv/div) 。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下: 设任一线圈为初级线圈,并设另外两个线圈的任一端为同名端,按图 6-5 接线。当铁芯左、右移动时,观察示波器中显示的初级线圈波形,次级线圈波形, 当次级波形输出幅值变化很大, 基本上能过零点, 而且相位与初级圈波形(L v 音频信号 V p-p =2V 波形) 比较能同相和反相变化, 说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的, 否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中(1)、(2)、(3)、(4) 为模块中的实验插孔。图 6-5 双线示波与差动变压器连结示意图 3 、旋动测微头,使示波器第二通道显示的波形峰一峰值 V p-p为最小。这时可以左右位移, 假设其中一个方向为正位移, 则另一方向位移为负。从 V p-p 最小开始旋动测微头,每隔 从示波器上读出输出电压 V p-p 值填入下表 6-1 。再从 V p-p 最小处反向位移做实验, 在实验过程中,注意左、右位移时,初、次级波形的相位关系。表 6-1 差动变压器位移ΔX 值与输出电压 V p-p 数据表表 6-1 (1) 差动变压器位移 X 值与输出电压数据表( 正位移) X( mm )0 V (mv) 16