实验2 差动变压器位移性能实验

实验二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, 了解差动变压器零点残余电压补偿的方法。

二、实验仪器差动变压器（差动电感）、测微头、差动放大器、信号源、示波器。

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, 一只次级线圈的感应电动势增加, 另一只次级线圈的感应电动势则减小, 将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出, 则输出的变化反映了被测物体的移动量。

四、由于差动变压器两只次级线圈的等效参数不对称, 初级线圈的纵向排列不均匀性, 次级线圈的不均匀, 不一致性, 铁芯的B-H 特性非线性等, 因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出并不为零, 称其为零点残余电压。

五、实验内容与步骤（1）差动传感器性能1. 根据图2-1 将差动变压器安装在传感器固定架上（传感器固定架为实验通用支架。

如果做其他实验, 可直接将传感器更换。

如做电容传感器实验, 可将差动变压器直接换成电容传感器）。

图2-1 差动变压器安装图图2-2 差动变压器接线图2．将传感器引线插头插入“差动电感”插座中, 音频信号由信号源的“Us1 00”处输出, 打开电源, 调节Us1 的频率和幅度（用示波器监测）, 使输出信号频率为4-5kHz, 幅度为Vp-p=2V, 按图2-2 接线（差动电感接差动放大器输入端）。

3．将“差动放大器”的增益调到最大（增益调节电位器顺时针旋到底）。

用示波器观测“差动放大器”的输出, 旋动测微头, 使上位机或示波器观测到的波形峰－峰值Vp-p 为最小, 这时可以左右位移, 假设其中一个方向为正位移, 另一个方向位移为负, 从Vp-p 最小开始旋动测微头, 每隔0.2mm 从示波器或上位机上读出输出电压Vp-p 值, 填入表2-1, 再从Vp-p 最小处反向位移做实验, 填入表2-2。

实验二差动变压器式电感传感器的静态位移性能一、实验目的1、通过实验，掌握差动变压器式电感传感器的基本工作原理。

二、实验原理差动变压器式电感传感器是利用感应电动势的方法，将物理量（如位移、压力、力等）转换为电信号的电子传感器。

差动变压器式电感传感器的基本组成为：主变压器、感应线圈和吸引式铁芯。

其中主变压器的主要作用是调制、解调信号，感应线圈是感应位移的探头，吸引式铁芯则用于传递感应力或位移作用。

当感应线圈产生了位移时，感应线圈中的磁通量随之变化，从而产生了感应电动势。

通过差动测量，可以得到感应线圈中的感应电动势。

差动变压器式电感传感器在运转中，其电感值随着位移的变化而变化。

最终，差动变压器式电感传感器可以将位移信号转化为电信号，并将转化后的电信号输出。

差动变压器式电感传感器相对于其他传感器的优势在于，其精确度比较高，线性度良好，同时具有较高的抗干扰能力和稳定性，适用于许多高精度位移测量场合。

三、实验器材与仪器2、数字万用表3、直流稳压电源4、温度控制器5、实验样品四、实验步骤1、连接实验装置：将差动变压器式电感传感器、数字万用表、直流稳压电源和温度控制器按照电路线路图连成一整个电路。

待连接完毕后，检查各个实验器材连接是否牢固且正确。

2、打开电源：将直流稳压电源和温度控制器的电源开关打开。

3、调节电源电压：调节直流稳压电源输出电压为3V并固定。

4、测量初始电压：将数字万用表的测量回路连接至差动变压器式电感传感器的输出端口，调节温度控制器以达到室温环境下的温度值。

在测定之前，需要先将应变计（或激光信号测试仪等测试仪器）分别置于初态位置和终态位置，然后测量出其初始电压值和终态电压值，并记录下来。

5、应变测试：通过手动控制实验样品位移并使实验样品进行定量的变化，此时差动测量器的输出电压值也会相应变化。

根据变化的大小，对应获取测量结果，并记录下差动测量器的输出电压值。

6、数据分析：在完成实验测量之后，需要对实验测量数据进行分析，并得到本次实验的相关结论。

实验二差动变压器（互感式）的性能一、实验目的了解差动变压器原理及工作情况。

二、实验原理差动变压器由衔铁、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线圈反相串接而成，相当于变压器的副边，差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。

其原理及输出特性曲线见图二左图。

三、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（悬浮工作状态）灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

四、实验步骤：（1）根据图二右图接线，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。

（2）用手提压变压器磁芯，观察示波器第二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。

图10（3）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。

（4）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。

读数过程中应注意初、次级波形的相应关系。

五、思考（1）根据实验结果，指出线性范围。

（2）当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？（3）用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？。

实验二差动变压器特性及应用实验性质：综合性实验实验目的：1、了解差动变压器的原理及工作情况。

2、了解如何用适当的网络线路对残余电压进行补偿。

3、了解差动变压器的实际应用。

实验仪器：音频振荡器、测微头、双线示波器、电桥、差动变压器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、低频振荡器、激振器。

实验步骤：一、差动变压器性能检测1、设定有关旋钮初始位置：音频振荡器4KHz，双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm，第二通道灵敏度20mV/cm，触发选择打到第一通道。

2、按图1接线，音频振荡器必须从LV接出。

3、调整音频振荡器幅度旋钮，使音频LV信号输入到初级线圈的电压为2Vp-p。

图1音频振荡器4KHz 接第一通道接第二通道4、旋动测微头，从示波器上读出次级输出电压Vp-p 值填入下表：读出过程中应注意初、次级波形的相位关系：当铁芯从上至下时，相位由________相变为________相。

5、仔细调节测微头使次级的差动输出电压为最小，必要时应将通道二的灵敏度打到较高档，如0.2V/cm,这个最小电压叫做 ，可以看出它与输入电压的相位差约为__________，因此是__________正交分量。

6、根据所得结果，画出(V op-p －X)曲线，指出线线工作范围，求出灵敏度：VS X∆=∆ 注意事项：（1）差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电流输出口(LV 插口)输出。

（2）差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式(即同名端相连。

这可通过信号相位有否变化判别之)。

（3）差动变压器与示波器的连线应尽量短一些，以免引入干扰。

二、差动变压器零点残余电压的补偿1、设定有关旋钮的初始位置：音频振荡器4KHz ，双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm ，第二通道灵敏度1V/cm ，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到最大。

2、观察差动变压器的结构。

按图2接线，音频振荡必须从LV 插口输出，w1、w2、r 、c 为电桥单元中调平衡网络。

差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告实验三电感式传感器实验传感器实验三、电感传感器实验——差动变压器性能实验(一)实验内容1.项目一、差动变压器式电感传感器性能实验2.项目二、差动螺管式电感传感器的静态位移性能实验 (二)实验目的1.了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况2.了解差动螺管式电感传感器测量系统的组成和工作情况 (三)实验原理螺旋测微器产生位移，经弹性梁带动衔铁在线圈中移动，交流电源激励，数字电压表显示数字，计算机自动生成示波器显示波形。

(四)实验操做步骤实验项目一、1.将音频振荡器LV输出接至数字频率计和数据采集CH1，由频率计显示频率，计算机自动生成示波器显示波形，调节音频振荡器频率为4kHz，峰峰值为5V。

2.将音频振荡器LV输出接差动变压器一次绕组，输出接CH1。

3.调螺旋测微器使衔铁处于中心位置(输出为零)，向下每1mm读一个数。

实验项目二、1.按图接线2.将音频振荡器输出接至CH1，调节峰峰值为2V。

3.V/F表调至20V档。

4.接好电桥平衡网络、放大器、相敏检波器、LPF、V/F表、示波器。

5.将螺旋测微器与梁脱离，使梁处于自由状态;调节W1、W2，使输出最小(灵敏度最大)。

6.将螺旋测微器与梁相吸，调节螺旋测微器使输出最小(CH1示)，再向上移2.5mm。

7.调节移相器使输出最大(CH2示);观察检波器波形，若两半波不对称，则微调放大器调零电位器。

8.向下每0.5mm读一个数。

项目一数据表第 1 页共 1 页项目二数据表篇二:传感器与检测技术实验报告准考证号:100214101370 姓名:倪帅彪院校:河南科技大学专业名称:080302机械制造及自动化(独立本科段)《传感器与检测技术》实验报告实验一常用传感器(电感式、电阻式或电容式)静态性能测试一、实验目的:1(进一步认识电阻式、电感式、电容式传感器的工作原理、基本结构、性能与应用。

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。

实验三-差动变压器的性能实验1：差动变压器位移测量实验一、实验目的了解差动变压器的工作原理和特性二、实验原理差动变压器由一个初级线圈和二个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、实验器械主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。

四、实验电路以及接线图五、实验数据及处理X为差动变压器衔铁在线圈中移动的距离，X>0为衔铁正向移动，X<0为衔铁反向移动V p-p为次级输出电压，初级输入电压为Vi=3V,f=4.5kHz的正弦波。

由数据和图像可得零点残余电压为80mV。

实验数据如下：数据拟合如下：左侧红线为衔铁反向移动，右侧蓝线为衔铁正向移动。

横轴为衔铁的位移量，单位为mm。

纵轴为次级线圈输出电压值，单位为mV。

正向移动拟合直线方程为y=457.03x+45.143反向移动拟合直线方程为y=-460x+47灵敏度和非线性误差分析：X=+1mm时，灵敏度为500.00(V/m)，非线性误差为0.125%X=-1mm时，灵敏度为500.00(V/m)，非线性误差为0.933%X=+3mm时，灵敏度为466.66(V/m)，非线性误差为0.402%X=-3mm时，灵敏度为473.33(V/m)，非线性误差为0.402%六、思考题差动式变压器和一般电源变压器的异同？相同点：两种变压器均采用电磁感应原理作为工作原理，变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

它可以变换交流电压、电流和阻抗。

不同点：差动变压器是将非电量的位移变化变换成线圈的互感变化，它本身是一种互感式变压器。

实验二差动变压器式电感传感器的静态位移性能一、实验目的掌握差动变压器式电感传感器测量系统的组成和工作原理。

二、所需单元和部件差动变压器式电感传感器、音频振荡器、电桥、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、V/F表、测微器、双线示波器。

三、有关旋钮的初始位置检查所有处理电路单元的开关按钮在释放位(关状态)；差动放大器的增益旋钮置最大位(顺时针旋到底)；电压/频率(V/F)表量程旋钮置“20kHz/20V”档；转动测微器，使双平行梁处于(目测)水平位置附近。

四、注意事项1．音频振荡器的信号必须从“LV”输出端输出。

2．差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式。

3．为了便于观察，实验中需要调节示波器的灵敏度。

4．根据图30连接好测量电路后必须经指导老师确认，才可打开电源进行调整及测量工作，以免烧毁仪器元件。

5．实验完成后应释放所有处理电路单元的开关按钮(使其在关状态)，拆除并整理好所有连接线，注意拔线时最好稍带点顺时针旋转。

五、实验步骤1．根据图30的电路结构，将差动变压器式电感传感器，音频振荡器，电桥平衡网络，差动放大器，相敏检波器，移相器，低通滤波器，电压表连接起来，组成一个测量线路。

2．经指导老师检查线路连接无误后打开综合传感器电源。

V/F表置频率档测量音频振荡器“LV”输出频率，调节音频振荡器频率旋钮使其输出频率为4kHz左右；用示波器测量“LV”的输出电压，调节音频振荡器的Vpp旋钮，使“LV”输出电压的峰-峰值为2V左右。

3．按下差动放大器，相敏检波器，移相器及低通滤波器的开关按钮，V/F表置电压档。

4．仔细转动测微器，使低通滤波器的输出电压为最小。

若其输出电压不能调到零值，则需配调电桥平衡网络的电位器“W1”和“W2”，使其输出电压为零。

5．向下转动测微器，使电感中的磁棒往下位移2.0mm(测微器顺时针旋转4整圈)。

6．将示波器探头接至相敏检波器的输出端，调节移相器上的移相电位器，使相敏检波器输出波形每个半波的两个端点接近同一水平。

实验十四差动变压器测位移实验一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理：差动变压器的工作原理参阅实验十一（差动变压器性能实验）。

差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，如采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区。

图14—1是差动变压器测位移原理框图。

图14—1差动变压器测位移原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。

四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按图14—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。

提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ；垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择。

当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。

）。

调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。

到此，相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。

关闭电源。

图14—2相敏检波器电路调试接线示意图1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。

按图14—3示意图安装、接线。

将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V档。

差动一、实验目的通过实验学习差动变压测试系统的组成和标定方法；通过实验掌握相敏检波电路的设计思想；养成良好的分析问题解决问题的思维。

二、实验原理差动变压器主要主要是利用铁芯在差动变压器中移动，将非电量的位移转化为线圈间的互感M的一种磁电机构。

其电路图可表示为图一：R2L3 1m L4 1mR4图 1 差动变压器等效电路具体输出可表示为：幅频特性：12120***NE UNσσ∆= (1)相频特性：21()arctaneQω=（2）其中11LQrω=，为电感的品质因数。

由公式（1）可知，当铁芯产生σ∆的位移时，输出电压会产生线性的变化。

实验中只需测出电压的变化，即可推算出σ∆。

实验中，考虑到输出信号为交流信号，为了方便测量，采用相敏检波电路，将其转化为带直流分量的信号，从而通过对直流分量的测量，实现对电压的测量。

同时将电路的相位信息反映出来。

具体实验电路的框图如下：图 2实验电路框架图实际实验中主要干扰来自差动变压器的零残电压，差动放大器的零漂电压，以及元件参数精度等。

对于差动变压器的零残电压，主要有基波分量以及高次谐波分量。

零残电压的产生主要原因有：a、由于制造工艺的影响，使得差动变压器不对称b、传感器中存在寄生参数；c、供电电源中含有高次谐波；d、磁路本身存在非线性。

e、工频干扰针对以上几点原因，主要采取的补偿方法有：a、从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；b、对芯片做好电源的退耦处理，防止引入高次谐波；c、采用相敏检波电路，实验中的相敏检波电路能将高次谐波与基波分开，基波分量将在该电路中被转化为含有直流成分的信号，而高次谐波将无法转化，从而在通过后级滤波器时被滤去，实现对高次谐波的补偿；d、选用补偿电路。

实验中主要利用电路从信号输入端获取信号，并将信号送到差分放大的前端，利用差放的减法作用，将原信号的基波分量减去，该方法理论上可使零残电压中基波分量为零。

本实验主要目的是找出差动变压器位移与输出电压的关系，并标定，以便在实际测量中使用。

差动变压器的性能试验学校：汕头大学专业：电子信息工程年级：10级姓名：胡丹一、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两只次线圈及一个铁心组成，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。

当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁心也随着轴向移位，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压产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级方向串接，就引出差动电动势输出，其输出电势反映出被测体的移动量。

输出总电动势的有效值为：三、实验设备与器件单元主机箱中的直流稳压电源、音频振荡器；差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。

四、数据处理1.实验数据X —X —曲线当x=0mm时，输出总电势有最小值2.04mV不为0。

因此，该差动变压器存在零点残余电势。

除此之外，输出电动势与位移基本上成线性关系，与实验手册中图4-3一致。

2.求灵敏度和非线性误差。

1) x=1mm ，数据如下：系统的灵敏度S ：的平均值为：灵敏度B. 计算非线性误差：这里采用最小二乘法拟合线。

由EXCEL 辅助求出最小二乘拟合方程为：。

下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=0mm 时有最大偏差。

而 ，所以，。

2) x=3mm ，数据如下：敏度S ：的平均值为：灵敏度B. 计算非线性误差：这里采用最小二乘法拟合线。

由EXCEL 辅助求出最小二乘拟合方程为：。

下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=0mm 时有最大偏差。

而 ，所以，。

3) x=-1mm ，数据如下：的灵敏度S ： 的平均值为：灵敏度B. 计算非线性误差：这里采用最小二乘法拟合线。

由EXCEL 辅助求出最小二乘拟合方程。

下图中作出了实测值与拟合值的偏差曲线，从图中可以看出，当x=0mm 时有最大偏差。

而 ，所以，。

4) x=-3mm ，数据如下：X(mm) -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0敏度S ：的平均值为：灵敏度B. 计算非线性误差：这里采用最小二乘法拟合线。

实验二差动变压器式电感传感器的静态位移性能一、实验目的1、了解差动变压器式电感传感器的基本原理及工作情况。

2、了解差动变压器式电感传感器测量系统的组成和作用。

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。

差动变压器器的结构如图2-1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的变化而变化。

由于把二次绕组反相串接（同名端相接），以差动电势输出，所以称为差动变压器式电感传感器。

图2-1 差动变压器结构示意图图2-2 差动变压器等效电路图当差动变压器工作在理想状态下（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2-2所示。

当衔铁处于中间位置，两个次级线圈互感相同，因而产生的感应电势相同。

由于二次绕组反相串接，所以差动输出电势为零。

当衔铁移向一侧，这时输出电势不为零，位移越大，输出电动势越大。

当衔铁移向另一侧，由于移动方向改变，所以输出电动势反相。

因此，可以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的大小和方向。

差动变压器的输出特性曲线如图2-3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。

E2的实线表示理想的输出特性，虚线为实际的输出特性。

E0为零点残余电势。

图2-3 差动变压器输出特性三、所需单元和部件差动变压器式电感传感器、音频振荡器、电桥、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、V/F表、测微器、双线示波器。

四、注意事项1．音频振荡器的信号必须从“LV”输出端输出。

2．差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式。

3．为了便于观察，实验中需要调节示波器的灵敏度。

4．检查所有处理电路单元的开关按钮在释放位（关状态）；5．根据图2-4连接好测量电路后，经同伴检查确认，才可打开电源进行调整及测量工作，以免烧毁仪器元件。

实验一 差动变压器的性能实验一、实验目的：通过差动变压器实验模板来了解差动变压器的工作原理和特性。

二、基本原理：电感式传感器的基本原理是电磁感应。

在电感式传感器中，互感式传感器是把被测量的变化转换为变压器的互感变化。

变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电势。

由于变压器的次级线圈常接成差动形式，故又称为差动变压器式传感器。

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，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，一只次级线圈感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接（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。

****同名端：定义一：在同一磁通变量作用下，产生同极性感应电势的端子，为同名端。

定义二：主线圈在某一个瞬间电位为正时，付线圈也一定在同一个瞬间有一个电位为正的对应端，这时我们把这两个对应端叫做该设备线圈的同极性端，或者叫同名端。

同名端大多用在电流互感器及电压互感器上，对变压器称谓同名端的情况很少；因为变压器有多种接线组别，当一、二次绕组接线组别不一致时，可能没有同名端。

图1 差动变压器原理图在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗)，差动变压器的等效电路如图。

初级线圈的复数电流值为111L j R U I i ω+= ， ω—激励电压的角频率； 1U —激励电压的复数值； 根据电磁感应定律，次级绕组中感应电势的表达式为111I M j U ω-= 122I M j U ω-=()112121L j r U M M j U U U i O ωω+--=-=当铁芯位于线圈中心位置时1200U U ,U ==当铁芯向上移动时>12U U ,| |>00U当铁芯向下移动时<12U U ,| |<00U当铁芯偏离中心位置时，则输出电压随铁芯偏离中心位置程度，逐渐增大，但相位相差180度，但实际上，铁芯位于中心位置，输出电压并不是零电位而是存在零点残余电压，如图2所示。

差动变压器测位移实验报告本次实验旨在使用差动变压器来测量物体的位移，并掌握差动变压器的基本原理以及使用方法。

一、实验原理及仪器1.差动变压器原理差动变压器是由两个相同的线圈组成的变压器，其中一个线圈称为主线圈，另一个则称为反馈线圈。

两个线圈都绕在同一铁芯上，因此它们的磁通量是相等的。

当主线圈中有电流流过时，它所产生的磁通量会通过铁芯传递到反馈线圈中，从而在反馈线圈中产生电动势。

这种电动势与主线圈中的电流成正比，并且反馈线圈中的电流与主线圈中的电流方向相反。

因此，通过差动变压器可以测量两个线圈中电流的差值，从而得到主线圈中电流的精确值。

2.差动变压器测位移原理差动变压器通常被用来测量物体的位移。

在测量位移时，将主线圈绕在测量物体的移动部分上，将反馈线圈连接到一个恒定电源上。

当物体移动时，主线圈中的电流会发生变化，从而引起反馈线圈中的电动势发生变化。

这种变化的大小与移动物体的位移成正比，因此可以通过测量反馈线圈中电流的变化来计算物体的位移。

3.实验仪器本次实验使用的是差动变压器测位移实验仪。

该实验仪包括一个差动变压器、一个位移电位器、一个数字电压表以及一个移动平台。

差动变压器和位移电位器的电路连接如图所示：二、实验步骤1.将差动变压器的输入端连接到位移电位器的中心端，将输出端连接到数字电压表上，如图所示。

2.将位移电位器的两端分别连接到恒定电源和接地端。

3.将移动平台安装到位移电位器上，并将差动变压器的主线圈绕在平台上的移动部分上。

4.调整差动变压器的灵敏度，使其适合实验要求。

5.移动平台，记录每个位置下数字电压表测得的电压值，并计算物体的位移。

6.利用Excel将测得的数据进行处理和绘制图表。

三、实验结果在实验过程中，我们测得了不同位移下的电压值，计算出了位移与电压值之间的关系，绘制了图表。

根据实验结果可得出结论：在一定范围内，物体的位移与差动变压器的输出电压成线性关系。

四、实验总结通过本次实验，我们对差动变压器的原理和使用方法有了更深入的了解。

差动变压器的性能实验报告差动变压器的性能实验报告引言：差动变压器是一种常见的电力设备，广泛应用于电力系统中。

本次实验旨在通过对差动变压器的性能参数进行测量和分析，探讨其在电力系统中的作用和应用。

一、实验目的本次实验的主要目的是测量差动变压器的性能参数，包括变比、短路阻抗和负载损耗。

通过实验数据的分析，研究差动变压器的工作原理和性能特点，为其在电力系统中的应用提供理论依据。

二、实验原理差动变压器是由两个或多个相同变比的互感器组成，其中一个互感器称为主绕组，其余的称为副绕组。

差动变压器的工作原理是通过主绕组和副绕组之间的磁耦合作用，实现电能的传递和变压。

三、实验仪器和设备本次实验所需的仪器和设备包括差动变压器、电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、功率表等。

四、实验步骤1. 连接实验仪器和设备：根据实验装置图，将差动变压器、电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、功率表等连接起来。

2. 测量变比：将一组已知电压和电流输入到主绕组和副绕组，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到变比。

3. 测量短路阻抗：将主副绕组短路，施加一组已知电压和电流，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到短路阻抗。

4. 测量负载损耗：将主副绕组接入负载，施加一组已知电压和电流，测量主副绕组的电压和电流值，计算得到负载损耗。

五、实验结果和分析根据实验数据和计算结果，得到了差动变压器的性能参数。

通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 变比是差动变压器的重要性能指标，其值应接近设计变比，否则会影响电力系统的正常运行。

2. 短路阻抗是衡量差动变压器性能稳定性的指标，其值应适中，既不能过低导致过大的短路电流，也不能过高导致过大的负载损耗。

3. 负载损耗是差动变压器在正常工作状态下的能量损耗，其值应尽可能小，以提高电力系统的效率。

六、实验总结通过本次实验，我们对差动变压器的性能参数进行了测量和分析，深入了解了差动变压器的工作原理和性能特点。

差动变压器性能实验实验报告一、实验目的1、了解差动变压器的工作原理和结构特点。

2、掌握差动变压器的性能测试方法。

3、研究差动变压器的输出特性与输入位移之间的关系。

二、实验设备1、差动变压器实验模块。

2、信号发生器。

3、示波器。

4、直流电源。

三、实验原理差动变压器由一个初级线圈、两个次级线圈和一个可移动的铁芯组成。

当初级线圈接入交流电源时，在铁芯移动的过程中，两个次级线圈的感应电动势会发生变化，其差值即为差动变压器的输出信号。

当铁芯处于中间位置时，两个次级线圈的感应电动势相等，输出信号为零。

当铁芯向一侧移动时，一个次级线圈的感应电动势增加，另一个次级线圈的感应电动势减小，输出信号不为零，且其大小和极性与铁芯的位移方向和大小有关。

四、实验步骤1、按照实验电路图连接好实验设备，确保连接正确无误。

2、打开信号发生器和示波器，调整信号发生器的输出频率和幅度，使其适合差动变压器的工作频率范围。

3、缓慢移动铁芯，观察示波器上的输出信号，记录铁芯在不同位置时的输出电压值。

4、改变输入信号的频率和幅度，重复步骤 3，观察输出信号的变化情况。

五、实验数据记录与处理｜铁芯位移（mm）｜输出电压（V）｜｜｜｜｜0|0|｜1|05|｜2|10|｜3|15|｜4|20|根据实验数据绘制出铁芯位移与输出电压之间的关系曲线。

从曲线可以看出，输出电压与铁芯位移基本呈线性关系，表明差动变压器具有良好的线性特性。

六、实验结果分析1、从实验数据和曲线可以看出，差动变压器的输出电压随着铁芯位移的增加而增大，且在一定范围内呈线性关系。

这说明差动变压器能够有效地将位移信号转换为电信号，并且具有较高的测量精度。

2、输入信号的频率和幅度对输出信号有一定的影响。

在实验中，当输入信号的频率过高或过低时，输出信号会出现失真现象。

因此，在实际应用中，需要根据具体的测量要求选择合适的输入信号频率和幅度。

3、实验中还发现，差动变压器的零点位置可能会存在一定的偏差。

实验十四差动变压器测位移实验一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理：差动变压器的工作原理参阅实验十一（差动变压器性能实验）。

差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，如采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区。

图14—1是差动变压器测位移原理框图。

图14—1差动变压器测位移原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。

四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档，再按图14—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量。

提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO ；垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择。

当CH1、CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。

）。

调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。

到此，相敏检波器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。

关闭电源。

图14—2相敏检波器电路调试接线示意图1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。

按图14—3示意图安装、接线。

将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V档。