实验差动变压器零点残余电压补偿实验

实验七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，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。

输出的变化反映了被测物体的移动量。

四、实验内容与步骤(略)五、实验报告1．实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。

根据表7－1画出Vop-p－X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

V(mV)0.3010.5590.946 1.505 1.763 2.194 2.624 3.054 3.527 3.914 4.344 X(mm)00.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 V(mV) 4.774 5.204 5.591 6.0220.3010.645 1.161 1.461 1.850 X(mm) 2.2 2.4 2.6 2.80-0.2-0.4-0.6-0.8 V(mV) 2.280 2.667 3.183 3.570 4.086 4.430 4.817 5.290 5.634 6.065 6.695 X(mm)-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8-2.0-2.2-2.4-2.6-2.8-3.0六、实验数据处理1．最小二乘法计算如下所示：拟合曲线约为:Y=2.065x+0.212（1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=2.065mV/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时:Y=2.065×1+0.212=2.277mVΔm =Y-2.194=0.038m Vy FS=(6.022-0.301)mV=5.721mVδf =Δm / yFS×100%=1.45%2．最小二乘法计算如下所示： 拟合曲线约为:Y=-2.082x+0.248 （1）由上图可得系统灵敏度：S=ΔV/ΔW=2.082mV/mm （2）由上图可得非线性误差： 当x=-1mm 时:Y=-2.082×1+0.248=-1.834mVΔm =Y+2.280=0.446m V y FS =(6.065-0.301)mV=5.764mV δf =Δm / yFS ×100%=7.73%正反数据总图如下:V(mV) X(mm)正向位移曲线图负向位移曲线图。

实 验 报 告实验项目名称：差动变压器的性能 同组人试验时间 年 月 日，星期 ， 节 实验室 K2，508传感器实验室 指导教师一、 实验目的了解差动变压器原理、位移特性、零点残余电压补偿方法、振动测量的方法。

二、 实验原理差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈互感量得变化。

这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称之为差动变压器。

图2.1 螺线管式差动变压器如图2.1所示，1-活动衔铁；2-导磁外壳；3-骨架；4-匝数为W 1初级绕组；5-匝数为W 2a 次级绕组；6-匝数W 2b 次级绕组。

设1U ∙为一次一次绕组激励电压；1M 、2M 分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感；1L 为一次绕组的电感；1r 为一次绕组的有效电阻。

当次级开路时，初级线圈激励电流为：1111U I r j L ω∙∙=+根据电磁感应定律，两个次级绕组的感应电动势分别为：211a E j M I ω∙∙=-、221b E j M I ω∙∙=-次级绕组反相串联后的电势差为：12122211()a b j M M U U E E r j L ωω∙∙∙∙-=-=-+由上面公式可得差动变压器输出电压特性，如图2.2图2.2 差动变压器输出电压特性曲线差动变压器往往会产生零点残余电压，主要原因是：1、由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。

2、由于铁芯的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能相互抵消。

为减小零点残余电压，我们一般会做如下措施：1、在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。

2、在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容等。

三、所需单元及部件：1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-02模块、STIM-03模块、差动变压器。

2、1-10KHZ音频信号、1-30HZ低频信号、示波器。

零点残余电压补偿方法
零点残余电压是指可动铁芯处于中间位置（x=0）时输出差动电势$E_{s} = E_{s1} - E_{s2}$≠0，这样使$E_{s} = f（Y）$曲线不过零点。

零残电压的存在，会破坏线性度，降低灵敏度，限制分辩率，甚至可能会使放大E的未级放大器饱和，影响正常工作。

因此，零残电压是差动变压器式传感器设计的重要技术指标。

补偿零点残余电压的方法有：
1. 提高差动变压器的组成结构及电磁特性的对称性。

2. 引入相敏整流电路，对差动变压器输出电压进行处理。

3. 采用外电路补偿。

除对材质的选择、加工工艺等方面力求保证磁路、结构等的均匀一致外，在电路设计上增加补偿措施。

以上方法仅供参考，建议咨询传感器相关专家获取具体信息。

实验7 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补偿方法。

二、基本原理：
由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B－H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零。

称其为零点残余电压。

三、需用器件与单元：
音频振荡器、测微头、差动变压器、差动变压器实验模板、示波器。

四、实验步骤：
1、按图7－1接线，音频信号源从L V插口输出，实验模板R1、C1、R W1、R W2为电
桥单元中调平衡网络。

图7－1零点残余电压补偿电路
2、利用示波器调整音频振荡器输出为2V峰－峰值。

3、调整测微头，使差动放大器输出电压最小。

4、依次调整R W1、R W2，使输出电压降至最小。

5、将第二通道的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压相比较。

6、从示波器上观察，差动变压器的零点残余电压值（峰－峰值）。

（注：这时的零点残
余电压经放大后的零点残余电压＝V零点p-p／K，K为放大倍数）
五、思考题：
1、请分析经过补偿后的零点残余电压波形。

2、本实验也可用图7－2所示线路，请分析原理。

图7－2零点残余电压补偿电路之二。

差动变压器的零点残余电压差动变压器，听起来是不是有点高深莫测的样子？别担心，咱们今天就轻松聊聊它的零点残余电压。

哦，零点残余电压，这个名字乍一听让人觉得有点严肃，像是科学家的专属词汇，实际上，它可真是个有趣的家伙。

咱们得知道差动变压器是干嘛的。

它就像一个精密的电子耳朵，能够感知微小的位移变化。

简单来说，它能把物体的微小移动转换成电信号，让你轻松读出数据。

不过，话说回来，这个“零点”是个关键角色，它就是变压器工作时的基准位置。

你想啊，就像人们开车得有个起点，不然到哪儿都不知道。

但是，嘿，事情并不那么简单。

零点残余电压就像那不请自来的客人，总在你最不想看到的时候出现。

想象一下，正在聚会中，突然一个老朋友闯进来，打乱了你的节奏。

这残余电压就是那个老朋友，影响了变压器的准确度，让你读到的数值可能有点“水分”。

它的存在有时候也让人哭笑不得，仿佛在说：“嘿，我就在这儿，想让我消失，你还真得费点劲呢！”而且这个零点残余电压的产生，主要是因为设备的制造工艺和环境因素的影响。

哎，真是让人无奈，毕竟谁也不想在精密仪器面前出现这样的“小插曲”。

让我们更深入一点。

零点残余电压的数值虽然不大，但可不是小打小闹。

它可能影响到整个测量的精确度，尤其是在一些要求严苛的工业应用中，比如航空航天和精密制造。

这就像做饭时，一点盐都能改变整道菜的味道，测量也是如此。

想象一下，你在一个高精度的场合下进行实验，结果因这个残余电压的存在而导致了误差，真是气得直跺脚。

就像考试时，明明准备得很足，却因为一个小错误而失分，心里那个气啊，别提多难受了。

不过，咱们也不能光抱怨，对吧？解决这个问题的方法可不少。

使用高质量的设备和材料是个不错的开始。

想想看，质量过硬的变压器就像一块结实的石头，能抵挡很多外界的干扰。

定期校准设备也是必须的，别让它老是“走神”。

就像学生们期末前总要复习，保持状态才能不掉链子。

此外，改善工作环境，减少温度变化和振动，也是降低零点残余电压的有效手段。

差动变压器零点残余电压消除方法在咱们的日常生活中，差动变压器可是个大家伙，它可不像咱们手里的手机那样小巧玲珑。

差动变压器就像是一台精密的测量仪器，能够把各种电磁信号变成我们看得懂的数字。

但是，这台仪器有时候也会闹点小情绪，那就是它的零点残余电压问题。

今天，我们就来聊聊怎么让这台机器恢复正常状态，不再让零点残余电压影响我们的工作。

我们要明白什么是零点残余电压。

简单来说，就是差动变压器在没有输入信号的时候，还残留的一些微小电压。

这些电压虽然很小，但要是处理不当，就会影响测量结果的准确性。

所以，我们要想办法把这些残余电压消除掉。

那么，有什么好办法呢？别急，听我慢慢道来。

咱们可以先检查一下差动变压器的接线是不是牢固，接触是不是良好。

要是发现问题，赶紧修一修，保证电路畅通无阻。

接下来，咱们可以试试给差动变压器加上一些保护措施。

比如说，可以装一个滤波电容，让电流更加平缓，减少噪音。

或者，在电路中加个稳压器，让电压更加稳定，不受外界干扰。

当然了，光靠这些还不够。

咱们还可以尝试改变差动变压器的工作频率。

因为不同的频率会产生不同的磁场，可能会影响零点残余电压的大小。

通过调整频率，咱们或许能找到那个让零点残余电压最小的最佳工作点。

除了这些常规的方法，咱们还可以利用一些特殊技巧。

比如说，可以尝试改变差动变压器的偏置电压，让它在零点附近有个平稳的过渡。

这样，就算有残余电压出现，也能迅速被抵消。

当然了，消除零点残余电压也不是一件容易的事。

咱们得有耐心，还得有点小技巧。

比如，可以用示波器观察差动变压器的工作状态，找到那些异常的信号波形。

然后，针对性地进行调整和优化，直到零点残余电压消失为止。

总的来说，消除差动变压器零点残余电压是一项既需要耐心又需要技巧的工作。

咱们得从检查电路入手，一步步排查问题；再结合保护措施、调整工作频率等方法，综合施策；别忘了利用一些特殊技巧来辅助解决问题。

只要咱们用心去探索，总能找到那个让差动变压器重新焕发活力的秘诀。

2010 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(检测技术实验)指导教师日期实验成绩实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分电气学科大类差动变压器性能检测10 差动变压器零残电压的补偿20 差动变压器的标定40设计性实验实验名称/内容实验分值评分超声波测距40创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录实验一差动变压器性能检测 ..................................................................实验二差动变压器零残电压的补偿....................................................... 实验三差动变压器的标定 ...................................................................... 实验四超声波测距 ................................................................................... 总结............................................................................................................ 参考书目 ....................................................................................................实验二十二.差动变压器的标定一．差动变压器的基本结构：差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。

初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。