传感器实验
报告
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陈晓东
12061302
实验三 差动变压器性能、零残及补偿、标定实验
一、 差动变压器性能
实验目的：了解差动变压器的原理及工作情况。
实验准备：预习
实验仪器和设备：音频振荡器、测微头、双踪示波器、差动式电感。
实验原理：交流电通过偶合的线圈产生感应电势。
实验注意事项：旋钮初始位置是，音频振荡器4KHz～6 KHz左右，幅度适中，双踪示波器第一通道灵敏度500mV/cm，第二通道灵敏度10mV／cm。其它还须注意的事项有：
（1）差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电源输出插口（LV插口）输出。
（2）差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式，即，两个同名端短接，另两个同名端则构成输出。
（3）差动变压器与激励信号的连线应尽量短一些，以避免引入干扰。
实验
内容
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：
（1） 按图5接线，音频振荡器必须从LV接出，LV、GND接差动式电感的Li，2个L0构成差 动输出。
图 5 差动变压器接线方式
（2）调整音频振荡器幅度旋钮，观察第一通道示波器，使音频LV信号输入到初级线圈的电 压为VPP＝2伏。
（3）调整测微头，使衔铁处于中间位置M（此时输出信号最小），记下此时测微头的刻度 值填入下表
（4）旋动测微头，从示波器第二通道上读出次级差动输出电压的峰一峰值填入下表：
X（mm）
M-
2.0
M-
1.5
M-
1.0
M-
0.5
M（中间位置）
M+
0.5
M+
1.0
M+
1.5
M+
2.0
Vop-p（mV）
160
124
83
40
8
39
80
120
162
*如果第二通道的信号实在太弱，可先接差放再行观察。
读数过程中应注意初、次级波形的相位关系：
当铁芯从上至下过零位时,相位由 同 （同、反）相变为 反 （同、反）相；再由下至上过零位时，相位由 反 相变为 同 相；
（5）仔细调节测微头使次级的差动输出电压为最小，必要时应将通道二的灵敏度打到最高档，这个最小电压叫做 零点残余电压 ，可以看出它的基波与输入电压的相位差约为 90度。 (6) 根据所得结果，画出（Vop-p一X）曲线，指出线性工作范围，求出灵敏度：
76.50mV/mm ，更一般地，由于灵敏度还与激励电压有关，因此：
19.125 mV/mm
二、 差动变压器零点残余电压的补偿
实验目的：了解零点残余电压的补偿及其方法。
实验准备：预习
实验仪器和设备：音频振荡器、测微头、电桥、差动放大器、双踪示波器。
实验注意事项：音频信号必须从LV插口引出。旋钮初始位置是，音频振荡器4KHz～6 KHz左右，双踪示波器第一通道灵敏度500mV/cm，第二通道灵敏度1V/cm，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到适中。
实验内容：
（1）利用示波器，调整音频振荡器的输出为2伏峰一峰值。
（2）观察差动变压器的结构。按图6接好线，音频振荡器必须从LV插口输出，W1，W2，r,C为电桥单元中的调平衡网络。
（3）调整测微头，使差动放大器输出电压最小（此时对应的输出是零点残余电压）。 （4）依次调整W1,W2使输出电压进一步减小，必要时重新调节测微头。
（5）将第二通道的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压波形相比较。 经过补偿后的残余电压波形：为一 单脉冲 波形，这说明波形中有 高频 分量。
图 6 零点残余电压的补偿
三、 差动变压器的标定
实验目的：了解差动变压器测量系统的组成和标定方法。
实验准备：预习
实验仪器和设备：音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、测微头、电桥、电压表、示波器。
实验注意事项：旋钮初始位置是，音频振荡4KHz，差动放大器的增益打到最大，电压表打到2V档。
实验内容：
（1） 按图8接好线路
（2）装上测微头，上下调整，使差动变压器铁芯处于线圈的中段位置（差动放大器输出最小）。
（3）利用示波器和电压表，调整W1、W2电位器，使电压表指示最小，再调整差放的调零旋钮，使电压表指示为零。
（4）给测微头一个较大的位移，调整移相器，使电压表指示为最大，同时可用示波器观察相敏检波器的输出波形（全半波为正常）。
（5）电压表在20V档，旋转测微头，使电压表读数为零（此时铁芯又回到中间位置），记录该中间位置的刻度。旋转测微头，每隔0.5mm读数记录实验数据，填入下表：
X=（mm）
8.3
8.8
9.3
9.8
10.3
10.8
11.3
11.8
V(V)
0
0.03
0.05
0.07
0.10
0.12
0.15
0.17
（6）测微头回零位，反方向旋动测微头，每隔0.5mm读数记录实验数据，填入下表：
X=（mm）
8.3
8.8
9.3
9.8
10.3
10.8
11.3
11.8
V(V)
0
0.03
0.05
0.08
0.10
0.12
0.15
0.17
思考题
1． 作出V一X曲线，给出你认为较好的线性工作区间，分析产生非线性误差的原因是什么？求出灵敏度。
由图可得：传感器较好的线性工作区间为8.3~9.3mm，灵敏度S=0.05V/mm。
产生非线性误差的原因是：
1、在实验的过程中电源幅值和频率的不稳定导致输出的随机波动。
2、差动变压器存在零点残余电压，引起非线性误差
浙公网安备 33021202002483