差动变压器的基本特性探析

一、实验目的

了解差动变压器的工作原理和特性。

二、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（铁芯在可移动杆的一端），根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于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，一只次级感应电势增加，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），就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。

三、实验方法

1.实验器件与单元的准备

差动变压器实验模块（如图5-1所示），测微头，双线示波器，差动变压器，音频信号源（音频振荡器），直流电源，万用表。

图5-1　差动变压器实验模块(https://www.xing528.com)

2.根据图5-2，将差动变压器装在差动变压器实验模块上。

图5-2　差动变压器电容传感器安装示意图

3.在模块上按照图5-3接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的LV端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为5～10kHz（可用主控箱的数显表的频率挡fi输入来监测，实验中可调节频率使波形不失真）。调节幅度使输出幅度为峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为0.2V/div）。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈（1和2实验插孔作为初级线圈），并设另外两个线圈的任一端为同名端。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，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（即3和4实验插孔），而且相位与初级线圈波形（LV音频信号Vp-p=2V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断直到正确为止。图中（1）、（2）、（3）、（4）为模块中的实验插孔。）

图5-3　双线示波器与差动变压器连接示意图

4.旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰-峰值Vp-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，则另一个方向位移为负。从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压Vp-p值填入表5-1。再从Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。

表5-1　差动变压器位移ΔX值与输出电压Vp-p数据表

5.实验过程中注意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大小。根据表5-1画出Vop-p-X曲线，做出量程为±4mm、±6mm灵敏度和非线性误差。