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传感器技术实训装置-差动变压器的特性实验

一、设备介绍
传感器技术实训装置,透明传感器模型,传感器技术实验台是根据《教育行业标准》电工实验室或电类专业实训室仪器设备配备标准,是适应不同类别与不同层次的专业,推出模块化的实训设备,传感器实验台主要用于各大、中专院校开设的自动检测技术、传感器原理与技术、非电量电测技术、工业自动化仪表与控制、机械量电则等课程的实验需要。
二、传感器技术实训装置性能参数:
1、实训台提供四组直流稳压电源:±5V、±15V;±2V~±10V分五挡输出,2~24V可调,具有短路保护功能。
2、低频信号发生器:1Hz-30Hz输出连续可调,Vp-p值10V,最大输出电流0.5A。
3、音频信号发生器:0.4KHz-10KHz输出连续可调,输出电压范围:0VP~10VP连续可调,最大输出电流:0.5A(有效值0.4KHz)
4、差动放大器:通频带0-10KHz,可接成同相、反相、差动结构,增益为1-150倍的直流放大器。
5、数字式电压表:三位半显示,量程±2V、±20V,输入阻抗100KΩ,精度1%。
6、数字式频率/转速表:由四只数码管,2只发光管组成,输入阻抗100KΩ,精度1%。
      频率测量范围1-9999 Hz,转速测量范围1-9999Pem。
7、温度表:0-150℃度,精度1%。
8、高精度温度控制调节仪,多种输入输出规格,具有人工智能调节以参数自整定功能。
9、机械式压力表:0-40Kpa,精度2%。
三、实验目的
1、了解差动变压器的基本结构。
2、掌握差动变压器及整流电路的工作原理。
3、掌握差动变压器的调试方法。
四、实验所用单元
电感式传感器、电感式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
五、实验原理及电路
1、差动变压器由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成,当铁芯移动时,由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化使次级线圈的感应电势产生变化,一个次级线圈的感应电势增加,另一个则减少,将两个次级线圈反向串接,就可以引出差值输出,其输出电势反映出铁芯的位移量。
2、差动变压器实验电路图如图11-1所示。

图11-1 差动变压器实验电路图
传感器的两个次级线圈(N2、N3)电压分别经UR1、UR2两组桥式整流电路变换为直流电压,然后相减,经过差动放大器放大后,由电压表显示出来。R1、R2为两桥臂电阻,RP1为调零电位器,R3、R4、C1组成滤波电路,R5为负载电阻,采用这种差动整流电路可以减少零点残余电压。
六、实验步骤
1、固定好位移台架,将电感式传感器置于位移台架上。调节测微器使其指示15mm左右,将测微器装入台架上部的开口处,再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。然后调节两个滚花螺母,使可动铁芯上的刻线与传感器相平,注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动,再将两个滚花螺母旋紧。
2、差动放大器调零(参见实验一)。
3、按图11-1将信号源的两输出端A、B接到传感器的初级线圈N1上,传感器次级线圈N2、N3分别接到转换电路板的C、D与H、I上,并将F与L用导线连接,将差动放大器与数字电压表连接好。这样构成差动变压器实验电路。
4、接通电源,调节信号源输出幅度电位器RP1到较大位置,平衡电位器RP2处于中间位置,调节测微器使输出电压接近零,然后上移或下移测微器1mm,调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右,再回调测微器使输出电压为0mV。此为系统零位,分别上旋和下旋测微器,每次0.5mm,上下各2.5mm,将位移量X和对应的输出电压UO记入下表。
表 11-1
X(mm)           0          
UO(mV)           0          
七、实验报告
1、根据表11-1,画出输入/输出特性曲线,并且计算灵敏度和非线性误差。
2、分析为什么采用差动整流电路可以减少零点残余电压?

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