差动变压器的性能实验实训报告
《电气测量与传感器》实训报告
专 业： 机械制造及自动化
班 级： 08机制B
姓 名： 陈洁
学 号： 0810412245
指 导 老 师： 陈应华
实训项目：差动变压器的性能实验
实训目的：了解差动变压器的工作原理和特性
基本原理：差动变压器由一只初级线圈和两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，本实验采用三段左结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使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，一只次级线圈感应电热增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
实训器材：主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。
实训步骤：
1、将差动变压器和测微头安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印在实验模板上，L1为初级线圈；L2、L3为次级线圈；*号为同名端，如图11-6所示。
2、按图11-6接线，差动变压器的原边L1的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的LV端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为4KHz~5KHz（可用主机箱的频率表输入FIN来监测）；调节输出幅度峰峰值为Vp-p=2V（可用示波器监测；X轴为0.2ms/div）
3、松开测微头的安装紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vpp为较小值（变压器铁芯大约处在中间位置），拧紧紧固螺钉，仔细调节测微头的微分简使示波器第二通道显示的波形Vpp为最小值（零点残余电压）并定为位移的相对零点。这时可以左右位移，假设其中一个方向为下正位移，另一个方向位移为负，从Vpp最小开始旋动测微头的微分筒，每隔0.2mm（可取10—25点）从示波器上读出输出电压Vpp值，填入表7，再将测微头退回到Vpp最小处开始反方向做相同的位移实验。在实验过程中应注意：（1）从Vpp最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差；所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或都回到零点得新做实验。（2）当一个方向行程实验结束，做另一方向时，测微头回到Vpp最小处时它的位移读数有变化（没有回到原来起始位置）是正常的，做实验时位移取相对变化量△X为定值，只要中途测微头不回调就不会引起位移误差。
实训数据：
重量（mm）
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
电压
（mV）
258
253
223
205
196
168
163
150
136
124
数据分析：（包含下列内容）
实验曲线和最小二乘拟合曲线；
实验一 应变片单臂电桥性能实验
一、实验目的：了解金属箔式应变片的工作原理并掌握应变片的测量电路。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： ΔR／R＝Kε 式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。
三、需用器件与单元：主机箱(±2V~±10V步进可调直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4
位数显万用表（公用）
四、实验步骤：
应变传感器实验模板说明：
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片输出口，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的无实体，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，示意图中的粗黑曲线表示连接线。
1.将托盘安装到传感器上，如图1-4。
图1-4 传感器托盘安装示意图
2.测量应变片的阻值：当传感器的托盘上无重物时，用4 位数显万用表（公用）分别测量应变片R1-R4的阻值。在传感器的托盘上放置10只砝码后分别测量R1-R4的阻值变化，分析应变片的受力情况（受拉的应变片阻值变大，受压的应变片阻值变小）。
3.实验模板中的差动放大器调零：按图1-6示意接线，将主机箱的电压表量程切换开关切换到2V档，检查接线无误后合上主机电源开关；调节放大器的增益电位器RW3到合适位置（先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转1圈）后，再调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示零。
图1-6差动放大器调零接线示意图
4．应变片单臂电桥实验：关闭主机箱电源，根据图1-7安装接线，将±2V~±10V可调电源调到±4V，检查接线无错后合上主机箱电源开关，调节桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为0；在托盘上依次放入20g砝码（尽量放在中心位置），读取相应的数显表电压表电压值，记下实验数据
填入表中。
实训数据：
重量（g）
20
40
60
80
100
120
140
160
180
电压（mV）
0.2
-4.4
-9.1
-13.8
-18.6
-23.7
-28
-30
-31
数据分析：
1.最小二乘拟合曲线
1.计算灵敏度S＝ΔF/Δω
根据表1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ。δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为180g。实验完毕，关闭电源。
解： S＝ΔU/ΔW=20/0.004=5000
δ=Δm/yFS ×100％=-0.268/180×100％=0.148％
2.计算最大非线性误差δ=最大相对误差/满量程输出。
计算结果
斜 率: b=-0.20775
截 距: a=3.175
回归方程: y=-0.20775x+3.175
相关系数: r=-0.989725315785827 负相关很强.
相关指数: R^2=0.979556200707355 回归效果很好.
残差平方和: 21.6185
五．思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应应变（2）负（受压）应变片（3）正.负应变片均可以。
（4）由于在测量时可能出现系统误差和随机性误差等因素，所以在测量时要多测量几次，减少误差的出现，保证数据正确。