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实验二振动测量实验

一、实验目的：

1．了解差动变压器的工作原理和特性。

2．了解差动变压器零点残余电压补偿方法。

3．了解差动变压器测量振动的原理和方法

4．了解压电传感器测量振动的原理和方法

二、基本原理：

1．变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成，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，就引出差动输出。其输出电势则反映出被测体的

移动量。

2．由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不

均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B－H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。称其为零点残余电压。

3．压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。(观察实验用压电加速度

结构)工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在

晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、实验所需部件：

音频振荡器、差动放大器模板、压电式传感器、压电式传感器实验模块、移相器、

相敏检波器、滤波模板、数显单元、低频振荡器、示波器、直流稳压电源。

四、实验步骤：

1、根据图2－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。

图2－1差动变压器电容传感器安装示意图

2、在模块上按图2－2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2－2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＝2

ｖ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0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表2－1，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。

图2－2双踪示波器与差动变压器连结示意图

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2－1画出Vop-p－X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

表2－1差动变压器位移X值与输出电压数据表

V(mv)

X(mm)

5、按图2－3接线进行零点残余电压补偿实验。音频信号源从L插口输出，实验模板

V

R、C、R、R为电桥单元中调平衡网络。

11W1W2

图2－3零点残余电压补偿电路

6、利用示波器调整音频振荡器输出为2V峰－峰值。

7、调整测微头，使差动放大器输出电压最小。

8、依次调整R