传感器实验平台:差动变压器的性能实验

时间：2024-11-09 10:56:47

差动变压器的性能实验
一、实验目的
了解差动变压器的工作原理和特性。
二、实验所用单元
电感式传感器、音频振荡器、直流稳压电源、位移台架、测微器、频率与转速表、示波器。
三、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，在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈之间的互感磁通量发生变化促使两个次级线圈感应电势产生变化，一个次级感应电势增加，另一个感应电势则减少，将两次级线圈反向串接（同名端连接），就可以引出差值输出，其输出电势的大小反应出被测体的移动量。
四、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、根据图13-1接线，音频振荡器信号须从实验台上的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率旋钮，输出频率4～5KHz（可用实验台上的频率表来监测）。调节幅度电位器旋钮使输出幅度为Vp-p=2V～5V之间（可用示波器监测），将差动变压器的两个次级线圈的同名端相连。注：判别初级线圈级次级线圈同名端的方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图13-1接线。当铁芯左、右移动时，分别观察示波器中显示的初、次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级线圈波形比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别，直到正确为止。
差动变压器与双线示波器连接示意图

图13-1 差动变压器与双线示波器连接示意图
3、将测微器旋至15mm处，使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小，这时可以进行位移性能实验，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。从Vp-p最小处开始旋动测微器，每隔0.2mm从示波器上读出电压Vp-p值并填入表13-1中。再从Vp-p最小处反方向旋转测微器，重复实验过程。在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。
表 13-1

X(mm)					-←	15mm	→+
Vp-p(mV)						最小

五、实验报告
    1、实验过程中差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压。根据表13-1画出Vp-p─X曲线（注∶X－与X＋时的Vp-p相位），分析为±1mm、±3mm时的灵敏度和非线性误差。
  2、差动变压器的零点残余电压能彻底消除吗？
  3、试分析差动变压器与一般变压器的异同？

SG-833 传感器实验平台

一、产品简介
　SG-833传感器实验平台是在本公司多年生产传感技术教学实验装置的基础上，为适应不同类别、不同层次的专业需要，最新推出的模块化的新产品。
SG-833传感器实验平台主要用于各大、中专院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。
SG-833传感器实验平台采用的传感器大部分是工业结构，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。

二、产品组成
一、实验台组成
SG-833传感器实验平台由主控台、三源发生台（振动源、温度源、转动源）、传感器和相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌八部分组成。
1、主控台部分
1.信号发生器：频率至少覆盖1k～10kHz ，峰峰值最低覆盖范围VP-P=0～17V连续可调。
2. 频率至少覆盖1～30Hz低频信号，峰峰值最低覆盖范围VP-P=0～17V连续可调，有短路保护功能。
3.至少四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能。
4.恒流源：至少0～20mA连续可调，最大输出电压≥12V。
5.数字式电压表：量程覆盖0～20V，至少分为200mV、2V、20V三档、精度≤0.5级。
6.数字式毫安表：量程覆盖0～20mA，至少三位半数字显示、精度≤0.5级，有内测外测功能。
7.频率/转速表：频率测量范围覆盖1～9999Hz，转速测量范围覆盖1～9999rpm。
8.高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度≤±0.5℃。必须具有与MCGS通信功能。能在软件上进行修改和控制。
9. 主控台数据传输方式要求为USB,WIFI,以太网模式。模式要求使用上位机软件相互切换。USB为有线近程接入方式，WIFI及以太网可通过上位机远程配置和接入，内置出厂设置按钮。数据采集方式要求为单步采集及连续采集方式，采样频率要求选择1k，10k，200k软件可配置。存储数据可以根据需要进行选择，量程自动切换。提供的处理软件必须要用Labview计算机界面，可以进行实验项目选择与编辑、数据采集、特性曲线的分析、比较、文件存取、打印等。
2、三源发生台
1.加热源：0～220V交流电源加热，温度要求控制在室温～120℃。
2.转动源：2～24V直流电源驱动，转速覆盖0～3000rpm。
3.振动源：振动频率覆盖1Hz～30Hz（可调），共振频率在12Hz左右。
3、传感器：详见下表
4、实验模块部分：详见下表
5、数据采集卡及处理软件：
6、实验桌：桌面要求采用高绝缘度、高强度、耐高温的高密度板，电脑桌连体设计。要求必须具有接地、漏电保护、采用高绝缘的安全型插座，安全性要求符合相关国家标准。实验桌主体要求采用1.2mm铁质喷塑，桌子底脚用带刹车万向轮。
1.输入电源：单相三线～220V±10% 50Hz
2.装置容量： ≤1.0kVA
3.外形尺寸：约140cm×80cm×118cm
三、产品特点
1、传感器的结构已从原理型转向工业检测传感器，传感器已由定性转向定量，有一定的精度，更便于计算机做实验的特性分析。
2、仪器配温度源、气源、振动源和转动源。传感器配相应实验模块，便于操作和管理，实验完成后，可分别放入实验台的柜子里和传感器箱。能根据教学需求添加增强部分传感器及其模块，或制作特殊的传感器模块。
3、各种公共源也可用于学生课程设计、毕业设计及进行一些开发性实验；电源及信号源设制有保护电路，确保学生在误操作后不会损坏设备并保证学生的安全。
四、产品技术指标

序号	传感器名称	实验模板	量程	线性	备注
1	电阻应变式传感器	电阻应变式实验模块	0－1000g	±0.5%	全桥
2	扩散硅压力传感器	压力传感器实验模块	20kpa-100kpa	±1%
3	差动变压器	差动变压器实验模块	±5mm	±2%
4	电容式传感器	电容传感器实验模块	±2.5mm	±3%
5	霍尔式位移传感器	霍尔传感器实验模块	±3mm	±3%
6	霍尔式转速传感器		2400转／分	±0.5%
7	磁电式传感器	由线圈和永久磁钢构成，灵敏度不低于0.5v/m/s	2400转／分	±0.1%
8	压电式传感器	压电传感器实验模块	谐振频率10kHz
9	电涡流位移传感器	电涡流位移实验模块	3mm	±2%
10	光纤位移传感器	光纤位移实验模块（Y型导光型传感器）	1mm	±5%
11	光电转速传感器		2400转／分	±0.5%
12	集成温度传感器	温度传感器实验模块	-55℃～155℃	±3 %	电流输出型集成温度传感器，敏度不低于1uA/℃。
13	Pt100铂电阻		测温范围覆盖-200℃～850℃。	±3%	三线制
14	Cu50铜电阻		测温范围覆盖-50℃～100℃。	±3%
15	K型热电偶		测温范围覆盖-50℃～180℃	±2%
16	E型热电偶		测温范围覆盖-100℃～110℃	±2%
17	PN节温度传感器		测温范围覆盖-100℃～150℃，灵敏度不低于2.2mV/℃，线性误差要求不大于1％。	不大于1%
18	气敏传感器		50-2000PPm		对酒精敏感
19	湿敏传感器		10－99%RH
20	光敏电阻	Cds光敏电阻，额定功率20mw，暗阻≥5MΩ
21	红外发光二极管	峰值波长940nm，工作电压10V
22	光敏二极管	峰值波长880nm，工作电压＜10V, 暗电流≤0.2µA
23	光敏三极管	峰值波长880nm，工作电压≤10V, 暗电流≤0.3µA
24	半导体激光器	波长635nm，功率1-3mw
25	硅光电池	光谱响应覆盖420～675nm，光敏区不小于7.34 mm2

五、实验项目
1．金属箔式应变片单臂电桥性能实验
2．金属箔式应变片半桥性能实验
3．金属箔式应变片全桥性能实验
4．金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验
5．金属箔式应变片温度影响实验
6．直流全桥的应用——电子秤实验
7．交流全桥的应用——振动测量实验
8．扩散硅压阻压力传感器的压力测量实验
9．差动变压器的性能实验
10．激励频率对差动变压器特性的影响实验
11．差动变压器零点残余电压补偿实验
12．差动变压器的应用――振动测量实验
13．电容式传感器的位移特性实验
14．电容传感器动态特性实验
15．直流激励时霍尔传感器位移特性实验
16．交流激励时霍尔传感器位移特性实验
17．霍尔测速实验
18．磁电式转速传感器的测速实验
19．用磁电式原理测量地震*
20．压电式传感器测振动实验
21．电涡流传感器的位移特性实验
22．被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验
23．被测体面积大小对电涡流式传感器的特性影响实验
24．电涡流传感器测量振动实验
25．电涡流传感器测转速实验*
26．光纤传感器的位移特性实验
27．光纤传感器测量振动实验
28．光电转速传感器的转速测量实验
29．利用光电传感器测转速的其它方案*
30．集成温度传感器的温度特性实验
31．铂电阻温度特性实验
32．铜电阻温度特性实验*
33．K型热电偶测温实验
34．E型热电偶测温实验
35. J型热电偶测温实验
36．热电偶测量实验
37．酒精敏感气敏传感器的原理实验
38．湿度传感器的实验
39．光敏电阻实验
40．光敏二极管的特性实验
41．光敏三极管特性实验
42．光敏二极管的特性实验
43．光敏三极管特性实验
44．光电池光照特性实验
备注：带*号实验为思考实验，由学生自己动手组建。

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