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实验二 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；了解差动变压器零点残余电压补偿方法。 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。 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。 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(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，则另一方向位移为负。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值填入下表(3-1)。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(3-1)差动变压器位移ΔX值与输出电压Vp-p数据表 V(mv) -← 0mm →+ X(mm) Vp-p最小 4、实验过程中注意差动变压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。 5、（1）按图3-3接线，音频信号源从Lv插口输出，实验模板R1、C1 Rw1、Rw2为电桥单元中调平衡网络。 图3-3 零点残余电压补偿电路 （2）、利用示波器调整音频振荡器输出为2V峰-峰值。 （3）、调整测微头，使差动放大器输出电压最小。 （4）、依次调整Rw1、Rw2，使输出电压降至最小。 （5）、将第二通道的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压相比较。 （6）、从示波器上观察，差动变压器的零点残余电压值(峰-峰值)。(注：这时的零点残余电压经放大后的零点残余电压=V零点p-p/K，K为放大倍数) 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？