[工学]实验6 差动变压器测量位移.doc

实验6 差动变压器测量位移 一．实验目的 1．本实验说明差动变压器的工作原理。 2．实验说明如何选适当的线路对残余电压进行补偿。 3．本实验说明差动变压器测量系统的组成的标定方法。 二．实验内容 1．差动变压器的性能 2．零点残余电压补偿 3．差动变压器的标定 三．基本原理 1．差动变压器是由一次线圈和二次级线圈及一个铁芯组成，本试验采用三节式结构。当一次线圈接入激励电压后，二次线圈将产生感应电动势，这种互感变化称之为差动电压器。 2．这种传感器的二次线圈有两个，一个感应电势增加，另一个感应电势则减少，将两只次级反向串接(同名端连接)，这种接线方式就称之为差动电压器 3．由于差动变压器二次线圈的等效参数不对称，一次线圈的纵向排列的不均匀性，二次的不均匀、不一致，铁芯特性的非线性等，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。称为零点残余电压. 四．实验所需部件 音频振荡器、双线示波器、万用表、测微头、电桥、差动放大器、差动变压器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表。 图一 五．实验步骤 1．差动变压器的性能 （1）按图一接线，示波器第一通道灵敏度500mV/cm，第二通道灵敏度10mV/cm。 （2）调整主机箱中的端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4KHZ（可用主机箱的频率表输入Fin来监测），调节输出幅度旋钮，使输入到初级线圈的电压Vp-p为2V（可用示波器监测）。 （3）旋动测微头，带动铁氧体磁芯在差动线圈中上下运动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出变化很大基本能过零点，而且相位与初级线圈波形（LV音频信号Vp-p=2V波形）比较，同相或反向变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接线直到正确为止。 （4）注意线圈初、次级的相应关系：当铁芯从上至下运动时，相位由反相变为同相。 （5）仔细调节测微头，使示波器第二通道的的波形峰—峰值Vp-p最小，输出电压为差动变压器的零点残余电压，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，则另一方向位移为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔2mm从示波器上读出输出电压的Uop-p值，填入下表。 X（mm） U0(V) （6）再从Vp-p最小处注意左、右位移时，初级、次级波形的相位关系。可以看出它与输入电压的相位差约为，因此是正交分量。 （7）根据所得结果，画出Uop-p一X曲线，求出灵敏度，指出线性范围。 图二 2．零点残余电压补偿 （1）按图二接线。利用示波器第一通道灵敏度500mV/cm，音频振荡器输出UOP-P为2V。第二通道灵敏度2mV/cm，将差放增益旋动调到最大100倍。 （2）调整测微头，使差动放大器输出电压Vp-p最小。 （3）调整电桥的WD、WA使输出电压进一步减小。 （4）提高示波器第二通道的灵敏度，观察零残电压的波形，注意与激励电压相比较。 （5）从示波器上观察差动变压器的零点残余电压值（峰—峰值）Vop-p，(注：这时的零点残余电压是经放大后的零点残余电压，实际零点残余电压= V零点p-p /K，K为放大倍数)。 （6）可以看出，经过补偿后的残余电压波形是一不规则波形，这说明波形中有高频成分存在。 3．差动变压器的标定 图三 （1）按图三接线，差放增益100倍，音频幅度Vop-p1.5V。 （2）调整差动变压器铁芯处于线圈中间增益位置。 （3）调节各部分电路，使系统输出为零。（在调节过程中可以使梁有一个较大的位移，然后调节移相器，使系统输出电压最大，但保证波形不失真，灵敏度最高）。 （4）调节测微头，记录实验数据。做出UO-x曲线，求出灵敏度，并画出波形图。 （5）从Vp-p最大开始旋动测微头，每隔2mm从示波器上读出输出电压的Up-p值，填入下表。 X（mm） U0(V) 六．思考题 请分析经过补偿后的零点残余电压波形。 如果用直流电压表来读数，需要加哪些测量电路，该如何设计？ 观察放大器、相敏检波器、低通滤波器V0波形。 分析图四原理，并测出实验数据。 图四 3