实验八 差动变压器实验报告 - 副本

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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

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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 I1U1

RjL1jMI根据电磁感应定律，次级绕组中感应电势的表达式为 E2a11 jMIE2b21

jM1M2U1次级两绕组反相串联，且考虑到次级开路，则 U2E2aE2b RjL1输出电压有效值U2M1M2U1RL122

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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

13L2½Óʾ²¨ÊäÈëÐźÅÆ÷f=4~5kHzL1µÚVp-p=2VһͨµÀ245L36½Óʾ²¨Æ÷µÚ¶þͨµÀ

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。实验模块接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关。

2．在模块上按照图8-2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/转速表的频率档Fin输入来监测）。调节幅度使输出幅度为峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/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8-2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

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零点，而且相位与初级线圈波形（LV音频信号Vp-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断直到正确为止。

3．螺旋测微头调至10mm处，调节测微头位置（顶上螺丝松开）使示波器显示的波形Vp-p最小。固定测微头顶上的螺丝，将示波器的电压灵敏度调到mv档，旋动测微头，使输出的波形峰-峰值Vp-p为最小。这时可以左右移动，假设其中一个方向为正位移，则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从示波器上读出输出电压Vp-p值填入表8-1。再从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。

表8-1 差动变压器位移ΔX值与输出电压Vp-p数据表（左右各测20组数据） X(mm) 0.7 310 0.9 296 1.1 280 1.3 265 1.5 250 1.7 235 1.9 220 2.1 208 2.3 190 2.5 177 Vp-p(mv) X(mm) 2.7 165 2.9 150 3.1 138 3.3 125 3.5 105 3.7 90 3.9 75 4.1 60 4.3 48 4.5 38 4.7 30 Vp-p(mv) X(mm) 4.9 40 5.1 50 5.3 60 5.5 70 5.7 80 5.9 100 6.1 120 6.3 135 6.5 150 6.7 165 Vp-p(mv) X(mm) 6.9 180 7.1 195 7.3 210 7.5 225 7.7 240 7.9 255 8.1 270 8.3 285 8.5 300 8.7 315 Vp-p(mv)

4．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3-1画出Vop-p-X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

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五．思考题

1．用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHz的振动幅值，可以吗？差动变压器测量频率的上限受什么影响？

2．试分析差动变压器与一般电源变压器的异同。