检测与变换实验讲义
（二）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：
UO??(M1?M2)UiR??L2P22P表示，式中LP、RP为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、?为激励
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
2励频率太低时，若RP??2L2P，则输出电压已受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只
有当?LP?RP时输出UO与?无关，当然?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(一)相同。 四、实验步骤：
1．差动变压器安装同实验(一)。接线图同实验(一)。
2．选择音频信号输出频率为1KHz从LV输出，（可用主控箱的数显表频率档显示频率）移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置，调节断RW1、RW2使输出变得更小。 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2—2。
表2—2不同激励频率时输出电压（峰一峰值）与位移X关系 f(KHz) VO 1 3 5 7 9 X 2226
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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。
（三）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2—3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2—3 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峰一峰值。 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（峰一峰值）。（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2—4所示线路，请分析原理。
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图2—4零点残余电压补偿电路之二
实验三 电涡流传感器性能实验
（一）电涡流传感器位移实验
一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁图片。
四、实验步骤：
1．根据图3—1安装电涡流传感器。
图3-1
电涡流传感器安装示意图
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图3-2 电涡流传感器位移实验接线图
2．观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
3．将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。
4．在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
5．将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。
6．用连接导线从主控台接入15V直流电源接到模板上，标有十 15V的插孔中。 7．使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表3—1。
表3—1电涡流传感器位移X与输出电压数据 X(mm) V(v) 8．根据表3—1数据，画出V—X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为lmm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。 五、思考题：
1．电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量?5mm的量程应如何设计传感器？
2．用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。
（二）被测体材质对电涡流传感器特性影响
一、实验目的：了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
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二、基本原理：涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。
三、需用器件与单元：除与实验二十四相同外，另加铜和铝的被测体小圆盘。 四、实验步骤：
1．传感器安装与实验(一)相同。 2．将原铁圆片换成铝和铜圆片。
3．重复实验(一)步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表3—2和表3—3。
表3—2被测体为铝圆片时的位移为输出电压数据 X(mm) V(v) X(mm) V(v) 表3—3被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据 4．根据表3—2和表3—3分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。
5．分别比较实验(一)和本实验所得结果进行小结。 五、思考题：
当被测体为非金属材料如何利用电涡流传感器进行测试？
（三）被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验
一、实验目的：了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、基本原理：电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
三、需用器件与单元：直流源、电涡流传感器测微头、电涡流传感器实验模板、不同形状铝被测体二个、数显单元。 四、实验步骤：
1．传感器安装见图3—1，与前面静态特性实验相同。 2．按照测静态特性实验要求连接好测量线路。
3．在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆盘、小圆柱体）进行电涡位移特性测定，分别记入表3—5。
表3—5不同尺寸时的被测体特性数据 X(mm) V1(v) V2(v) 10