3試驗(yàn)（三）差動(dòng)變壓器性能

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電子信息工程學(xué)系試驗(yàn)報(bào)告

課程名稱：傳感器與檢測技術(shù)

成績：試驗(yàn)項(xiàng)目名稱：試驗(yàn)（三）差動(dòng)變壓器性能時(shí)間：2023.09.30指導(dǎo)教師（簽名）：班級(jí)：測控91姓名：陳云學(xué)號(hào)：910707153實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

了解差動(dòng)變壓器式電感傳感器的原理和工作狀況；

實(shí)驗(yàn)環(huán)境:

雙通道示波器和CSY-910型傳感器試驗(yàn)儀：差動(dòng)變壓器式電感傳感器、音頻振蕩器、測微器、V/F表。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過程:

1、試驗(yàn)原理

差動(dòng)變壓器的基本元件有銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等。初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器鼓舞部分，相當(dāng)于變壓器的原邊。而次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)一致的兩個(gè)線圈反相串接而成，形成變壓器的副邊。根據(jù)內(nèi)外層排列不同，差動(dòng)變壓器有二段式和三段式，本試驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。

傳感器隨著被測物體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減小，將兩只次級(jí)反相串接，就為其差動(dòng)輸出，該輸出電勢則反映出被測物體的移動(dòng)量。

2、旋鈕初始位置

音頻振蕩器4KHz——8KHz，雙線示波器第一通道靈敏度500mV/div，其次通道靈敏度10mV/div，觸發(fā)選擇打到第一通道，主、副電源關(guān)閉。

3、試驗(yàn)步驟

（1）調(diào)理差動(dòng)變壓器

轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭旋鈕使之與振動(dòng)平臺(tái)吸合，并使差動(dòng)變壓器的鐵芯處于線圈的中段位置

（2）根據(jù)原理圖接線

根據(jù)圖接線，將示波器探頭分別接至差動(dòng)變壓器的輸入（接第一通道）和輸出端（接其次通道），開啟主、副電源，利用示波器觀測，調(diào)理音頻振蕩器的幅度旋鈕，使音頻振蕩器輸出的鼓舞電壓的峰峰值為2V。用手提壓變壓器磁芯，觀測示波器其次通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn)，如不能則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。

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（3）轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，使示波器指示電壓逐漸減小至近似為零，記錄下來此最小值。

（4）轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，使測微頭與振動(dòng)平臺(tái)吸合，再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭5mm，使振動(dòng)平臺(tái)向上移動(dòng)，使示波器指示為最大（40mV左右），觀測輸出波形。

（5）旋轉(zhuǎn)測微頭，記錄下來振動(dòng)臺(tái)向下位移量及差動(dòng)變壓器輸出端的電壓峰峰值。

向下旋鈕測微頭，使振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位移。每位移0.2mm（即轉(zhuǎn)過20小格）用示波器讀出差動(dòng)變壓器輸出端的峰峰值填入下表，讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相應(yīng)關(guān)系。

位移(mm)電壓(mV)

（6）關(guān)閉主、副電源，撤去連接導(dǎo)線，計(jì)算靈敏度S=△V/△X，作V-X關(guān)系曲線

式中△V為電壓變化，△X為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：

本次試驗(yàn)是每變化0.25mm讀取一個(gè)數(shù)據(jù)記錄的，可能造成測量數(shù)據(jù)少，結(jié)果出現(xiàn)一定偏差。電壓數(shù)據(jù)記錄如下：位移(mm)電壓(mV)Vmin=10.16mv

13.513.251312.7512.512.251211.7511.511.25

58.1249.2333.4822.2113.2410.1621.1132.0250.1860.23

計(jì)算靈敏度S=△V/△X，作V-X關(guān)系曲線，式中△V為電壓變化，△X為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化。將左邊分為2組，右邊分為2組，用逐差法計(jì)算，最終左右靈敏度加起來求平均得出平均靈敏度.

S左=[(60.23-32.02)+(50.18-21.11)]/(2*2*0.25)=57.281V/mS右=[(58.12-33.48)+(49.23-22.21)]/(2*2*0.25)=51.662V/mS=(S左+S右)/2=54.471V/m

由計(jì)算可以得出該差動(dòng)變壓器的靈敏度為54.471V/m。

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圖中曲線均說明，輸出電壓是先減小后增到，并且它們都有一個(gè)最低點(diǎn)?？赡苡捎诓僮鲿r(shí)振動(dòng)的影響，數(shù)據(jù)出現(xiàn)了一定的波動(dòng)，并沒有符合線性變化，另外試驗(yàn)擬合時(shí)采用的是多項(xiàng)式擬合（線性無法擬合），可能有一定偏差。兩條曲線都沒有經(jīng)過零點(diǎn)，最低電壓就是零點(diǎn)剩余電壓。為了直觀一些，特意繪上了兩條直線。由此可以驗(yàn)證差動(dòng)變壓器的大致輸出曲線。

實(shí)驗(yàn)心得：

經(jīng)過此次的試驗(yàn)，了解差動(dòng)變壓器式電感傳感器的原理和工作狀況，得知差動(dòng)變壓器式電感傳感器在一定的區(qū)間范圍內(nèi)輸出成線性關(guān)系，根據(jù)變動(dòng)的方向不同其電壓相位浮現(xiàn)180°的變化，并可以計(jì)算出它的平均靈敏度，為以后的應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

思考題：

(1)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，指出線性范圍。

答:可以看出對(duì)于本次試驗(yàn)，差動(dòng)變壓器式電感傳感器線性范圍大致在11.25到13.5這個(gè)范圍。(2)當(dāng)差動(dòng)變壓器中磁棒的位置由上到下變化時(shí)，雙線示波器觀測到的波形相位會(huì)發(fā)生怎樣的變化?答：相位會(huì)浮現(xiàn)180°的突變

(3)用測微頭調(diào)理振動(dòng)平臺(tái)位置，使示波器上觀測到的差動(dòng)變壓器的輸出阻抗端信號(hào)為最小，這個(gè)最小電壓是什么?由于什么原因造成?

答：這個(gè)電壓是零點(diǎn)剩余電壓，是由于結(jié)構(gòu)及電磁特性不對(duì)稱等多方面因素的影響造成的。

附錄：本卷須知

(l)差變壓器的鼓舞源必需從音頻振蕩器的