实验十一 激励频率对差动变压器特性的影响
一、实验目的：了解初级线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响。 二、基本原理：差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式：
ω(M-M)U12i表示，式中Lp、Rp为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、ω为激励 U=2220R+ωLpp 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>>ω2L2P，则输出电压U0受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当ω2L2P>> Rp2时输出U0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、需用器件与单元：与实验十相同。 四、实验步骤：
1、差动变压器安装同实验十。接线图同实验十。
2、选择音频信号输出频率为1KHz从Lv输出，(可用主控台的频率表显示频率)移动铁芯至中间位置（即输出信号最小时的位置）。
3、旋动测微头，每间隔0.2mm在示波器上读取一数据Vp-p。
4、分别改变激励频率为3KHz、5KHz、7KHz 、9KHz，重复实验步骤1、2将测试结果记入表11-1
表11-1不同激励频率时输出电压(峰-峰值)与位移X关系。 f(khz) X V0 1 3 5 7 9
作出每一频率时的U-X曲线，并计算其灵敏度Si，作出灵敏度与激励频率的关系曲线。
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实验十二 差动变压器零点残余电压补偿实验
一、实验目的：了解差动变压器零点残余电压补偿方法。
二、基本原理：由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、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。
三、需用器件与单元：音频振荡器、测微头、差动变压器、差动变压器实验模板、示波器。 四、实验步骤：
1、按图12-1接线，音频信号源从Lv插口输出，实验模板R1、C1 Rw1、Rw2为电桥单元中调平衡网络。
图12-1 零点残余电压补偿电路
2、利用示波器调整音频振荡器输出为2V~5V峰-峰值，频率为4~5KHz之间。 3、调整测微头，使差动放大器输出电压最小。 4、依次调整Rw1、Rw2，使输出电压降至最小。
5、将第二通道的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压相比较。 6、从示波器上观察，差动变压器的零点残余电压值(峰-峰值)。(注：这时的零点残余电压经放大后的零点残余电压=V零点p-p/K，K为放大倍数)
五、思考题：
1、请分析经过补偿后的零点残余电压波形。
2、本实验也可用图12-2所示线路，请分析原理。
图3-4 零点残余电压补偿电路之二
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实验十三 差动变压器的应用——振动测量实验
一、实验目的：了解差动变压器测量振动的方法。
二、基本原理：利用差动变压器测量动态参数与测位移量的原理相同。
三、需用器件与单元：音频振荡器、差动放大器模板、移相器/相敏检波器/滤波模板、数显单元、低频振荡器、示波器、直流稳压电源、振动源。
四、实验步骤：
1、将差动变压器按图13-1，安装在振动源。并用手按压振动台，不能使差动变压器的活动杆有卡死现象，否则必须调整安装位置。
图13-1 差动变压器振动测量安装图
2、按图13-2接线，并调整好有关部分，调整如下：(1)检查接线无误后，合上主控台电源开关，用示波器观察Lv峰-峰值，调整音频振荡器幅度旋钮使Vop-p=4V，频率调整在5KHz。(2)利用示波器观察相敏检波器输出，调整传感器连接支架高度，使示波器显示的波形幅值为最小。(3)仔细调节Rw1和Rw2使示波器(相敏检波输出)显示的波形幅值更小，基本为零点。(4)用手按住振动平台(让传感器产生一个大位移)仔细调节移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。(5)松手，整流波形消失变为一条接近零点线(否则再调节Rw1和Rw2)。低频振荡器输出引入振动源的低频输入，调节低频振荡器幅度旋钮和频率旋钮，使振动平台振荡较为明显。用示波器观察放大器V0相敏检波器的V0及低通滤波器的V0波形。
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图13-2 差动变压器振动测量实验接线图
3、保持低频振荡器的幅度不变，改变振荡频率用示波器观察低通滤波器的输出，读出峰-峰电压值，记下实验数据，填入下表13-1(频率与输电压Vp-p的监测方法与实验十相同)。
表13-1 F(Hz) Vp-p(V)
4、根据实验结果作出梁的f-Vp-p特性曲线，指出自振频率的大致值，并与用应变片测出的结果相比较。
5、保持低频振荡器频率不变，改变振荡幅度，同样实验，可得到振幅——Vp-p曲线(定性)。
注意事项：低频激振电压幅值不要过大，以免梁在自振频率附近振幅过大。 五、思考题：
1、如果用直流电压表来读数，需增加哪些测量单元，测量线路该如何？ 2、利用差动变压器测量振动，在应用上有些什么限制？
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实验十四 电容式传感器的位移实验
一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理：利用平板电容C=εA/d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d三个参数中的某一个，即如果保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测量谷物干燥度(ε变)、测量微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、直流电压表、直流稳压源。
四、实验步骤：
1、按图10-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。
图14-1 电容传感器位移实验接线图
3、将电容传感器实验模板的输出端V01与直流电压表Vi相接(插入主控箱Vi孔)，Rw调节到中间位置。
4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表显示最小，并将测量支架顶部的螺钉拧紧，旋转测微头，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表14-1。将测微头旋回到10mm处，反复试验内容。 X(mm) V(mv) 10mm 最小
5、根据表14-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。 五、思考题：
试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？
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