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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。
差动变压器性能实验1差动变压器是电力系统中常用的一种电力变压器，其具有保护电力系统的重要作用。
差动变压器可用于检测电力系统中的故障，并在故障发生时及时切断电力系统，以防止事故的发生。
为了保证差动变压器的性能和可靠性，需要开展相应的实验以检测其性能。
本文就差动变压器性能实验逐一进行介绍。
I. 实验目的1. 学习差动变压器的原理和结构；2. 掌握差动变压器的性能测试方法；3. 理解差动保护的基本原理，了解保护系统的作用；4. 学会对差动变压器性能测试结果进行分析和处理。
差动变压器、电源、电压表、电流表、直线阻抗测试仪、开关等。
差动变压器的原理是将电流互感器的原理应用到电力变压器中。
在一定的工作电压下，电流互感器中的一侧绕绕组所产生的磁通会感应到另一侧绕绕组中的电势，从而将电流传送到另一侧。
差动变压器由采样变压器和比率变压器组成，其中采样变压器用于测量绕组中的电流，比率变压器用于将电压进行变形，从而使电流保持平衡。
差动保护是一种非常重要的保护方式，其基本原理是通过对差流进行检测，以判断电力系统中是否存在故障。
在正常运行时，电流经过差动变压器的两侧绕组时是相等的，由于采样变压器可采集绕组中的电流，因此通过对两侧绕组的电流进行比较，即可得出电力系统中是否存在故障。
当系统中发生故障时，绕组间会产生一定的差流，此时保护系统会将信号反馈给操作员，使其切断电力系统以保证电力系统的安全。
1. 搭建差动变压器测试电路，连接直线阻抗测试仪，检查电路是否连接正确；2. 检测差动变压器的电气参数，包括绕组阻抗、变比、绕组耦合系数、相位差等；3. 测试差动保护的作用，包括灵敏度试验、速动保护试验和完整性试验等；4. 对测试结果进行分析，分析差动变压器的工作状态和保护系统的工作状态，确定是否达到安全标准；5. 记录测试结果，撰写实验报告。
V. 实验结果通过测试差动变压器的工作状态和保护系统的工作状态，得到了以下重要参数：1. 差动保护的灵敏度：建议灵敏度位于1%至10%之间，且灵敏度应该能够检测到所有系统中可能出现的故障；2. 差动保护的速动系数：速动系数应该足够高，以确保在故障发生时能够及时切断电力系统；3. 差动保护的完整性：保护系统应该具有良好的完整性，能够在系统出现故障时正常工作，不受其他因素的影响。
差动变压器性能测试实验报告实训项目:差动变压器的性能实验实训目的:了解差动变压器的工作原理和特性。
基本原理: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，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。
实训器材: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。
实训步骤:1(将差动变压器和测微头(参照附:测微头使用)安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1为初级线圈;L2、L3为次级线圈;,号为同名端，如图十一所示。
图十一差动变压器特性试验连接示意图 2(按图十一接线，差动变压器的原边,,的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为4 KHz,5KHz(可用主机箱的频率表输入Fin 来监测);调节输出幅度峰峰值为Vp-p,2V(可用示波器监测:X轴为0.2ms/div)。
3(松开测微头的安装紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p为较小值(变压器铁芯大约处在中间位置)，拧紧紧固螺钉，仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小值(零点残余电压)并定为位移的相对零点。
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的微分筒，每隔2mm(可取10—25点)从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入表7，再将测微头退回到Vp-p最小处开始反方向做相同的位移实验。
在实验过程中应注意:?从Vp-p最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差;所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或者回到零点重新做实验。
实验四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：差动变压器同一只初级线圈和二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。
当传感器随着被测体移动时，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少，将两只次级反向串接(同名端连接)，就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
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3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3-1 差动变压器电容传感器安装示意图2、在模块上近图3-2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4～5KHz(可用主控箱的数显表的频率档Fin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0.25ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2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3-2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3-2 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，则另一方向移为负。
从V p-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压V p-p值填入下表(3-1)。
实验十差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。
二、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 ,第二通道灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。
三、实验原理：差动变压器是一种开磁路互感式电感传感器。
由于其具有两个接成差动结构二次线圈，所以又称为差动变压器。
当差动变压器的一次线圈有交变电源激励时，其二次线圈就会产生感应电动势，由于两个二次线圈做差动连接，所以总的输出是两线圈感应电动势之差，当铁心不动时，其总输出为零，当被测量带动铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变换。
差动变压器式进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成差动变压器铁心的位移，然后通过差动变压器再将铁心位移转换成电信号输出。
四、实验步骤：根据图1０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。
图1０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。
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。
五、实验记录：六、实验总结：被测量带动铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变换。
差动变压器式进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成差动变压器铁心的位移，然后通过差动变压器再将铁心位移转换成电信号输出。
所以这个实验也是实现了非电量的电测量。
【附加公文一篇，不需要的朋友可以下载后编辑删除，谢谢】关于进一步加快精准扶贫工作意见为认真贯彻落实省委、市委扶贫工作文件精神，根据《关于扎实推进扶贫攻坚工作的实施意见》和《关于进一步加快精准扶贫工作的意见》文件精神，结合我乡实际情况，经乡党委、政府研究确定，特提出如下意见：一、工作目标总体目标：“立下愚公志，打好攻坚战”，从今年起决战三年，实现全乡基本消除农村绝对贫困现象，实现有劳动能力的扶贫对象全面脱贫、无劳动能力的扶贫对象全面保障，不让一个贫困群众在全面建成小康社会进程中掉队。
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。
厦门大学嘉庚学院传感器实验报告实验项目： 实验八 差动变压器的性能实验 实验台号： 3专 业： 测控技术及仪器 年 级： 2012 班 级： 测控（12） 学生学号： MTI12008 学生姓名： 蔡君实验时间： 2014 年 11 月 18 日 午12实验八 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1.螺旋测微器螺旋测微器又称千分尺（micrometer ）、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm ，测量范围为几个厘米。
它的一部分加工成螺距为0.5mm 的螺纹，当它在固定套管B 的螺套中转动时，将前进或后退，活动套管（可动刻度部分）和螺杆连成一体，其周边等分成50个分格。
最终读数结果=固定刻度+可动刻度+估读。
2.差动变压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。
当次级开路时有 ,初级线圈激励电流 111L j R U I ω+=根据电磁感应定律，次级绕组中感应电势的表达式为 112I M j E a ω-= 122I M j E b ω-=次级两绕组反相串联，且考虑到次级开路，则 ()1121222L j R U M M j E E U b a ωω+--=-= 输出电压有效值()()2121212L R U M M U ωω+-=当传感器随着被测体移动时，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少，将两只次级线圈反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
三．需用器件与单元CGQ-003差动变压器实验模块、差动变压器、测微头、双线示波器、音频振荡器、直流电源、万用表(自备)。
图8-1 差动变压器/电容传感器安装示意图½Óʾ²¨Æ÷µÚһͨµÀf=4~5kH zV p-p=2VÊäÈëÐźŽÓʾ²¨Æ÷µÚ¶þͨµÀL1L2L3123546图8-2 双线示波器与差动变压器连接示意图四．实验步骤1．根据图8-1，将差动变压器装在差动变压器实验模块上。
实验2.3差动变压器性能及标定实验2.3.1 差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。
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。
初级线圈做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。
其原理及输出特性见图1图1图2 三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。
四、实验步骤：1．按图2接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV 端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv ／格。
2．音频振荡器输出频率5KHZ ，输出值V P －P 2V 。
3．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。
4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级示波器输出电压V P －P 值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。
5．仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。
可以看出它与输入电压的相位差约为π／2，是基频分量。
6．根据表格所列结果，画出Vop-p －X 曲线，指出线性工作范围。
五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。
六、简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告实验2.3.2 差动变压器的标定一、实验目的：说明差动变器测试系统的组成和标定方法。
二、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波表、测微头。
图1 三、实验步骤：1．按图1接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV 端输出5KHZ ，V P-P 值2V 。
2．调节电桥WD 、WA电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。
3．旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称(如有削波现象则应减小差动放大器增益)。
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。
实验三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：差动变压器由一只初级线圈和二只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。
当传感器随着被测体移动时，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少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、万用表。
四、实验步骤：1、根据图3－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3－1差动变压器电容传感器安装示意图2、在模块上按图3－2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。
调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。
图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。
接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。
判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：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3－2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，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，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）为实验模块中的插孔编号。
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－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，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表3－1，再人Vp-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。
实验三差动变压器性能实验一、实验目的1. 知道差动变压器的工作原理；2. 知道初级线圈激励频率对差动变压器输出性能影响；3. 了解差动变压器零点残余电压的补偿方法二、基本原理差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成。
在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次级间的铁芯随着被测体移动时，因初级和次级线圈之间的互感磁通量发生变化使两个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，将两只次级线圈反向串接(同名端连接)，在另两端就能引出差动电势输出，其输出电势的大小反映出被测体的移动量。
差动变压器输出电压与激励频率关系见教材。
差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称、线圈的排列不均匀、不一致、铁芯特性的非线性等因素的影响，在铁芯处于差动变压器线圈中间位置时，实际输出电压并不为零。
此称为零点残余电压。
三、实验步骤：1. 下图为差动变压器实验模板连接图。
2、接线如下图所示。
音频振荡器信号从主控箱中的Lv端子输出，音频振荡器的频率和输出峰峰值可调。
注意观察第一通道和第二通道输出的相位，二者是否一致？3、将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小。
观察一下能否将输出调节为零，最小输出为零残电压。
因示波器只有4台能用，实验时“3”和“4”端口接入差动放大器，放大器输出接电压表读数。
4. 选择激励频率为1K、3K、5K、7K和9K，从Vp-p最小处开始旋动测微头，每隔0.2mm 测量一次，记下位置与电压关系。
左右各测5个点，并将数据记入表格。
5. 零残电压用下述电路补偿，依次调节RW1和RW2，使输出电压最小。
四、思考题：1、差动变压器的零点残余电压能彻底消除吗？2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？。
差动变压器的性能实验院系名称：理学院专业班级：应物1401 班姓名：付少华学号：201421020105差动变压器的性能实验一、实验目的1、了解差动变压器的工作原理和特性。
2、熟悉数字示波器的使用。
二、实验原理差动变压器由一只初级线圈和二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。
在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感磁通量发生变化促使两个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，将两只次级线圈反向串接(同名端连接)，在另两端就能引出差动电势输出，其输出电势的大小反映出被测体的移动量。
三、实验仪器差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器，音频振荡器、直流稳压电源、数字电压表。
四、实验内容及步骤1、根据图 1 ，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图 1 差动变压器安装示意图2、在模块上如图 2 接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv 端子输出，调节音频振荡器的频率旋钮，输出频率为 4 ～5KHz( 可用主控箱的数显频率表来监测调节幅度旋钮使输出幅度为Vp-p=2V~5V 之间，(可用示波器监测），将差动变压器的两个次级线圈的同名端相连。
注：判别初次级线圈及次级线圈同名端的方法如下：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 2 接线。
当铁芯左、右移动时，分别观察示波器中显示的初、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 2 中(1) 、(2) 、(3) 、(4) 为模块中的实验插座。
图2 双踪示波器与差动变压器连接示意图3、将测微头旋至10mm 处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使示波器第二通道显示的波形值Vp-p 为最小，并将测量支架顶部的螺钉拧紧，这时可以进行位移性能实验，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。
汕头大学实验报告实验者:黄科岸学号：20XX141021实验日期：20XX年11月10日实验四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是电磁互感原理。
差动变压器的结构如图4—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4—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，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。
图4—1差动变压器的结构示意图图4—2差动变压器的等效电路图在传感器的量程内，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L22一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4—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4—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。
为了减小零点残余电动势可采取以下方法：图4—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4—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4—4 减小零点残余电动势电路简单的原理说明：差动变压器由一只初级线圈和二只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、实验设备与器件单元主机箱中的±15V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、实验步骤1、将差动变压器和测微头安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1为初级线圈；L2、L3为次级线圈；＊号为同名端，如实验指导书图4－6。
2、按图4—6接线，差动变压器的原边Ｌ１的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为4～5KHz，调节输出幅度峰峰值为Vp-p＝2V（可用示波器监测）。
3、调节变压器铁芯大约处在变压器的中间位置4、微调变压器铁芯至变压器的中间位置并测量零点残余电压5、差动变压器的位移实验这时变压器铁芯可以左右位移，选择一个方向，从V p-p最小处开始旋动测微头的微分筒，每隔0.2mm（取15个点，共3mm）从示波器上读出一个输出电压V p-p值，填入下表4；然后将测位头退回到V p-p最小处开始反方向做相同的位移实验（也取15个点，共3mm；两个方向加上零点总共要读取31个点的数据）。
7、以位移零点为起点，作出位移距离分别为＋1mm、－1mm及＋3mm、－3mm时的灵敏度和非线性误差。
8、实验完毕，关闭电源，整理好实验台上的实验物品。
五、实验数据以及分析变压器处于中间位置时候，输出波形的最小Vp-p值为：Vp-p min=2.00mv位移的相对零点x=10.22mm差动变压器的输出特性曲线当x=0mm时，输出的总电势有最小值2mv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，与实验指导书中图4-3一致。
以位移零点为起点，作出位移距离分别为+1mm、-1mm及+3mm、-3mm时的灵敏度和非线性误差。
位移的平均量是∆x=0.2mm，引起电动势的变化平均量是：∆V=5=25.2mv灵敏度s=∆V∆x=25.20.2=126mv/mm最小二乘法拟合直线的方程是：y=-(878*x)/7+16/7△V 0.628571 -0.45714 0.457143 -0.62857 0.285714由上图可知∆m=0.62857mv,y FS=127.7143mv所以非线性误差δ=∆myFS ∗100%=0.62857127.7143∗100%=0.49%②位移距离为-1mm时的灵敏度和非线性误差：位移的平均量是∆x=0.2mm，引起电动势的变化平均量是：∆V=5=24mv灵敏度s=∆V∆x=240.2=120mv/mm由上图可知∆m=2.5714mv,y FS=121.14mv所以非线性误差δ=∆myFS ∗100%=2.5714121.14∗100%=2.12%位移的平均量是∆x=0.2mm，引起电动势的变化平均量是：∆V=380−215=25.2mv灵敏度s=∆V∆x=25.20.2=126mv/mm由上图可知∆m=0.926mv,y FS=380mv所以非线性误差δ=∆myFS ∗100%=0.926380∗100%=0.244%位移的平均量是∆x=0.2mm，引起电动势的变化平均量是：∆V=15=24.7mv灵敏度s=∆V∆x=24.70.2=123.5mv/mm利用matlab得出最小二乘法拟合直线的方程是：y=-(8485*x)/68 - 61/34由上图可知∆m=3.7941mv,y FS=372mv所以非线性误差δ=∆myFS ∗100%=3.7942372∗100%=1.02%六、思考题查阅传感器相关理论知识，说明什么是差动变压器的零点残余电动势？如何产生？如何减少零点残余电动势和它的影响？在本次实验中你测得的零点残余电动势是多少？解答：由于差动变压器制作的不对称以及贴心位置等因素所造，造成衔铁偏移中心位置的距离为0时而输出电压不为0 的情况，这个电压就叫做差动变压器的零点残余电压。
减少零点残余电动势和它的影响的方法是：尽量移动衔铁使得电动势减少到最小。
在本次试验中测得的零点残余电动势是2mv。
七、误差分析分析本次实验过程中导致测量结果产生误差的各种原因和减少误差的方法。
解答：①因为差动变压器制作的不对称以及贴心位置等因素使产生零点残余电动势。
②实验重复次数不够多，得到的实验数据存在偶然性，相对而言误差较大。
汕 头 大 学 实 验 报 告实验者:黄科岸 学号：20XX141021 实验日期：20XX 年11月10日实验五 激励频率对差动变压器特性的影响一、实验目的了解初级线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响。
二、基本原理差动变压器的输出电压的有效值可以近似用关系式：o U =22221)(ppiLR U M M ωω+-表示,式中L P 、RP 为初级线圈电感和损耗电阻，i U 、ω为激励电压和频率，M1、M2为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若RP2＞ω2LP2，则输出电压Uo 受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当ω2LP2＞＞RP2时输出Uo 与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。
三、需用器件与单元主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。
四、实验步骤1、差动变压器及测微头的安装、接线同实验四图4—6。
2、 检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节主机箱音频振荡器L V 输出频率为2KH Z ，V p-p ＝2V(用示波器监测)。
调节差动变压器的铁芯大约处在线圈的中心位置，即电路的3、4端点输出信号的V p-p 比较小时。
3、 向任一方向调节测微头让差动变压器的铁芯做位移，位移量△Ｘ＝2.5mm ，使差动变压器有某个较大的V p-p 输出，记录下此V p-p 输出，并填入表5的第一格。
4、在保持位移量△Ｘ＝2.5mm 不变的情况下，改变激励信号（音频振荡器）的频率从3KHz ～10KHz （激励电压V p-p ＝2Ｖ保持不变，可用主机箱的频率表监测频率的变化）时，记录差动变压器相应输出的V p-p 值，填入表5。
5、根据表5的数据作出差动变压器的幅频(Ｆ—V p-p )特性曲线，标出谐振点。
6、实验完毕，关闭电源，整理好实验台上的实验物品。
五、实验数据以及分析零点残余电动势Vp-p=2mv保持位移量为△X=2.5mm不变，激励信号的频率从3khz~10kHz，差动变压器K=7khz时候是位移量为△X=2.5mm时的差动变压器的谐振点。
六、思考题你认为检测频率特性对差动变压器的应用有什么意义？解答：在相同位移量的条件下，改变激励信号的频率，差动变压器输出的电动势不同。
为了提高差动变压器的灵敏度，需将激励信号的频率设置在差动变压器的谐振点处。
