、實驗目的：通過差動變壓器實驗模板來了解差動變壓器的工作原理和特性。二、基本原理：電感式傳感器的基本原理是電磁感應。在電感式傳感器中，互感式傳感器是把被測量的變化轉(zhuǎn)換為變壓器的互感變化。變壓器初級線圈輸入交流電壓，次級線圈則互感應出電勢。由于變壓器的次級線圈常接成差動形式，故又稱為差動變壓器式傳感器。差動變壓器由一只初級線圈和兩只次級線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。當差動變壓器隨著被測體移動時差動變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化，促使次級線圈感應電勢產(chǎn)生變化，一只次級線圈感應電勢增加，另一只感應電勢則減少，將兩只次級線圈反向串接（同名端連接。），就引出差動電勢輸出。其輸出電勢反映出被測體的移動量。****同名端：定義一：在同一磁通變量作用下，產(chǎn)生同極性感應電勢的端子，為同名端。定義二：主線圈在某一個瞬間電位為正時，付線圈也一定在同一個瞬間有一個電位為正的對應端，這時我們把這兩個對應端叫做該設備線圈的同極性端，或者叫同名端。同名端大多用在電流互感器及電壓互感器上，對變壓器稱謂同名端的情況很少;因為變壓器有多種接線組別，當一、二次繞組接線組別不一致時，可能沒有同名端。圖1差動變壓器原理圖在理想情況下（忽略線圈寄生電容及銜鐵損耗），差動變壓器的等效電路如圖。初級線圈的復數(shù)電流值為_U= AiR+j?L，

iJi3—激勵電壓的角頻率;U—激勵電壓的復數(shù)值;根據(jù)電磁感應定律，次級繞組中感應電勢的表達式為-M彷+ 2ir+j?Li丿i???當鐵芯位于線圈中心位置時U1=U2，U0=0???當鐵芯向上移動時U>U9IUl>°1 2 0當鐵芯向下移動時U、<1 2 0當鐵芯偏離中心位置時，則輸出電壓隨鐵芯偏離中心位置程度，逐漸增大，但相位相差180度但實際上，鐵芯位于中心位置，輸出電壓并不是零電位而是存在零點殘余電壓，如圖2所示。圖2差動變壓器輸出特性在本實驗中當傳感器隨著被測體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應電勢增加，另一只感應電勢則減少，將兩只次級反向串接，即同名端接在一起，就引出差動輸出，其輸出電勢則反映出被測體的位移量。本差動變壓器式電感傳感器，原理如圖3所示，差動輸出使靈敏度提高，線性度也改善。LVo1(3)4⑸輸岀L3——1>26)圖3差動變壓器原理接線圖圖2差動變壓器輸出特性在本實驗中當傳感器隨著被測體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應電勢增加，另一只感應電勢則減少，將兩只次級反向串接，即同名端接在一起，就引出差動輸出，其輸出電勢則反映出被測體的位移量。本差動變壓器式電感傳感器，原理如圖3所示，差動輸出使靈敏度提高，線性度也改善。LVo1(3)4⑸輸岀L3——1>26)圖3差動變壓器原理接線圖三、 需用器件與單元：主機箱、差動變壓器、差動變壓器實驗模板、測微頭、雙蹤示波器。四、 實驗步驟：附：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖1測桿05llllllllllllllllll微調(diào)鈕測微頭讀數(shù)圖

圖4測微頭組成與讀數(shù)測微頭組成：測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標有數(shù)字的是整毫米刻線（1mm/格），另一排是半毫米刻線（0.5mm/格）；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線（0.01mm/格）。用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時，測桿就沿軸線方向進退。微分筒每轉(zhuǎn)過1格，測桿沿軸方向移動微小位移0.01毫米，這也叫測微頭的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值（注意半毫米刻線）；再讀與主尺橫線對準微分筒上的數(shù)值、可以估讀1/10分度，如圖4甲讀數(shù)為3.678mm,不是3.178mm。遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時，應看微分筒的示值是否過零，如圖4乙已過零，則讀2.514mm;如圖4丙未過零，則不應讀為2mm,讀數(shù)應為1.980mm。測微頭使用：測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到10mm處（為了保留測桿軸向前、后位移的余量），再將測微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套（測微頭整體移動），使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置（視具體實驗而定）時再擰緊支架座上的緊固螺釘。當轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時，被測體就會隨測桿而位移。．將差動變壓器和測微頭（參照附：測微頭使用）安裝在實驗模板的支架座上，差動變壓器的原理圖已印刷在實驗模板上，L1為初級線圈；L2、L3為次級線圈；火號為同名端，如圖5所示。?按圖5接線，差動變壓器的原邊L1的激勵電壓必須從主機箱中音頻振蕩器的Lv端子引入,檢查接線無誤后合上總電源開關，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為4KHz-5KHz（可用主機箱的頻率表輸入Fin來監(jiān)測）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vp-p=2V（可用示波器監(jiān)測：X軸為0.2ms/div）。?松開測微頭的安裝緊固螺釘，移動測微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為較小值（變壓器鐵芯大約處在中間位置），擰緊緊固螺釘，仔細調(diào)節(jié)測微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為最小值（零點殘余電壓）并定為位移的相對零點。這時可以左右位移，假設其中一個方向為正位移,另一個方向位移為負，從Vp-p最小開始旋動測微頭的微分筒，每隔0?2mm（可取10—25點）從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，填入表1，再將測微頭退回到Vp-p最小處開始反方向做相同的位移實驗。在實驗過程中應注意：⑴從Vp-p最小處決定位移方向后，測微頭只能按所定方向調(diào)節(jié)位移，中途不允許回調(diào)，否則，由于測微頭存在機械回差而引起位移誤差；所以實驗時每點位移量須仔細調(diào)節(jié)，絕對不能調(diào)節(jié)過量，如過量則只好剔除這一點繼續(xù)做下一點實驗或者回到零點重新做實驗。⑵當一個方向行程實驗結(jié)束，做另一方向時，測微頭回到Vp-p最小處時它的位移讀數(shù)有變化（沒有回到原來起始位置）是正常的，做實驗時位移取相對變化量AX為定值，只要中途測微頭不回調(diào)就不會引起位移誤差。a5=_IiiiiIiii=二接蕩€差動變壓器實驗模板a5=_IiiiiIiii=二接蕩€差動變壓器實驗模板圖5差動變壓器性能實驗安裝、接線圖4．實驗過程中注意差動變壓器輸出的最小值即為