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实验6 差动变压器实验模块 6.1实验目的： 6.1.1、掌握敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方法，叙述辅助部分的设计和工作原理。 一、差动变压器的位移特性实验： 差动变压器由一只初级线圈和二只次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小，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。 二、激励频率对差动变压器特性的影响： 差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式： U0= 表达式中Lp Rp为初级线圈的电感和损耗电阻，Ui、W为激励电压和频率，M1、M2为初级与两次级间互感系数。由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若Rp2＞ω2Lp2，则输出电压Uo受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当ω2Lp2＞Rp2，时输出Uo与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。 三、差动变压器的零点残余电压补偿实验： 由于差动变压器二只次级线圈L2、L3的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，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。 6.1.2、了解和掌握转换后信号的处理原理和方法。 6.2实验设备和元件： 6.2.1实验设备： 6号差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块。 6.2.2其它设备：万用表、直流电源（音频振荡器）、音频信号源(加粗字体的器材用XD-2低频信号发生器代替)。 其它：XD-2低频信号发生器（特殊材料向老师申请）。 6.3实验内容： ＊6.3.1、利用网络或图书馆等，首先掌握敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方法、以及信价比等，整理成不少于3000字的说明书。 差动变压器位移传感器使用说用书 一、工作原理： 差动变压器传感器是一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压装置。用于测量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。差动变压器的基本组成部分包括一个线框和一个铁心。如图： 在线框上设置一个原绕组和两个对称的副绕组，铁心放在线框中央的圆柱形孔中。在原绕组中施加交流电压时，两个副绕组中就会产生感应电动势e1和e2。如果两个副绕组按反向串联(图1),则它的总输出电压u2=u21－u22≈e1－e2。当铁心处在中央位置时，由于对称关系，e1=e2，输出电压u2为零。如果铁心向右移动，则穿过副绕组 2的磁通将比穿过副绕组1的磁通多，于是感应电动势e2e1，差动变压器输出电压u2不等于零,而且输出电压的大小与铁心位移x之间基本成线性关系,其特性如图2所示，呈V字形。用适当的测量电路测量,可以得到差动变压器输出与位移x成比例的线性读数。最常用的测量电路是差动整流电路，它把两个次级电压分别整流后，以它们的差作为输出。差动整流电路有电流输出型和电压输出型，前者用于连接低阻抗负载的场合；电压输出型差动整流电路则用于连接高阻抗负载的场合。 实验用到的是差动变压器式位移变送器，原理是：由同心分布在线圈骨架上一初级线圈P，二个级线圈S1 和S2 组成， 线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯（铁芯），当铁芯在线圈内移动时，改变了空间的磁场分布,从而改变了初次级线圈之间的互感量M，当初级线圈供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势， 随着铁芯的位置不同， 次级产生的感应电动势也不同， 这样， 就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。 二．特性分析： 1、温度特性： 在影响差动变压器式传感器稳定性的诸多因素中，温度影响是最大的。由实验表明：初级线圈的电感随温度变化是很微小的，可以忽略不计。但初级线圈的电阻随温度变化是不能忽略的，由于电阻值随温度变化，导致初级电流变化，从而引起磁通发生变化，结果使次级输出电压随温度发生变化。一般情况下，温度升高，初级线圈电阻值增加，次级输出电压增大。若采取在初级线圈串联一个负电阻温度系数的电阻、提高初级线圈的品质因数Q等措施,就可减小温度影响。 2、频率特性： 在初级电压一定时，激励频率变化,次级电压发生变化。在低频时输出电压与频率近似为线性关系，频率越高，输出越大。在高频时，激励频率高于400Hz分两种情况讨论：空载时，输出电压基本上不随频率上升而发生变化，接近恒定值；接有一定负载时，输出电压反而下降，并且负载越重，下降幅度越大。 3、残余电压： 当差动变压器的铁芯位于中间位置时，由于对称的两个次级线圈反向串联，理论上感应电势大小相等方向相反，所以