差动变压器式电感传感器的性能测试.ppt

差动变压器式电感传感器的性能测试一、实验目的：3、差动变压器式电感传感器性能参数的标定
性能参数的标定是用标准位移或标准信号对传感器的输出电压进行量化测定的过程。内容主要包括按原理电路图接线，对系统进行调零，系统线性范围的测定，各标准输出量的测量，电压灵敏度的计算等等。
差动变压器式传感器在工作时两个副边绕组接成反向串联电路，在线圈的品质因数Q足够高的前提下（一般都能满足），可忽略铁损、磁损及线圈分布电容的影响，其等效电路如图所示。
当原边绕组通以交流激励电压作用时，在变压器副边的两个线圈里就会感应出完全相等同的感应电势来。由于是反向串联，因此，这两个感应电势相互抵消，从而使传感器在平衡位置的输出为零。
当动铁芯产生一位移时，由于磁阻的影响，两个副边绕组的磁通将发生一正一负的差动变化，导致其感应电势也发生相应的改变，失去平衡，使传感器有一对应于动铁芯位移的电压输出量。差动变压器的输出电压在理想状态下与输入位移成线性关系，但实际工作时其线性度受位移量大小的影响较大，在位移小时线性尚好，但位移一大线性就很差。影响因素主要有线圈骨架的形状及机械结构精度，线圈的排列状况，铁芯的几何结构、材质和尺寸精度及励磁频率和负载大小等许多因素。要提高其线性度，应使它的测量范围不超过线圈框架长度的1/4，励磁频率应采用中频，最好配用相敏检波器。
差动变压器的灵敏度是其最主要的性能指标，它是指动铁芯在产生单位位移时所引起的输出电压量，一般用输出电压的增量与动铁芯位移增量之比表示，即：KU=∆U/∆X。影响因素主要有副边绕组的线圈匝数和原边绕组的励磁电压及频率等。差动变压器在平衡位置时的输出电压也是不可能等于零的，存在一较小的输出电压。一般将此电压称为差动变压器式电感传感器的零点残余电压。产生零点残余的原因主要有：两个副边绕组的电气参数及几何结构不可能完全对称，以及磁性材料在磁化时的非线性（如磁饱和、磁滞）等。零点残余电压包含有基波分量、高次谐波等成分，基波分量主要是由于传感器的两个副边绕组在材料或工艺等方面的差异，引起其等效电路的电气参数不同造成的；高次谐波主要是由于导磁材料的磁化曲线存在着非线性而造成的；在实际应用中必须采取一定的补偿措施。
动变压器式电感传感器的零点残余电压的补偿措施主要有：一是在传感器的结构设计和制作工艺上采取一定的措施来消除。如几何尺寸尽量做得要对称，要选用导磁率高、磁滞小的导磁材料，铁芯要经过热处理，磁路要保证工作在线性区等；二是在处理电路上采取一些措施，如采用带相敏检波的整流电路等；三是处理电路中专门设置补偿环节，如串、并联电阻补偿或并联电容补偿等；本次实验是利用ZCY——1型传感器实验台提供的设备完成的。测试原理如图：
整个测试系统由激振源1、振动台2、支架3、测微头4、振动梁5、差动变压器式电感传感器6、调零网络7、载波信号源8、移相电路9、电压表10、低通滤器11和相敏检波电路12等部分组成。该系统用实训台上的振动梁来驱动传感器的动铁芯，使之产生一位移X，从而使得传感器输出一个差动电压信号U01、U02；此信号经相敏检波后送低通滤波器，得到一与位移大小成正比、与位移方向有固定关系的电压量。通过螺旋测微头可对其进行标定。四、实验应会技能此时注意观察示波器上差动变压器初、次级信号波形的相位关系的变化，找出其与位移之间的对应关系。当碰芯从上移到下时，两者的相位由（）相变为（）相。

仔细调节测微头使次级的差动输出电压u2为最小，通常将CH2通道的“垂直”灵敏度打到较高档，这个最小电压叫做（）可以看出它与输入电压的相位差约为（），因此是（）正交分量。

根据所测结果，将零点残余电压最小，定为座标轴“0”点，输入同相为正、反之为负。画出差动变压器输出电压特性（u2p_p－X）曲线，指出线性工作范围，求出灵敏度：
2．差动变压器零点残余电压的补偿3．差动变压器的标定⑤按表所列数据，每隔0.50mm读取一组数据，将实验数据填入表中1.差动变压器的激励电压必须接音频振荡器的LV端；
2.差动变压器的两个副边绕组必须接成差动形式，既同名端相连；
3.差动变压器与示波器的连线不能太长，否则会引入过大的干扰，影响测量结果；
4.音频振荡器的振幅不宜过大，以免使输出溢出；
5.由于零点补偿电路要求差动变压器的输出必须悬浮。因此，传感器的输出信号较难用一般示波器来观察到，可用差动放大器使双端输出转换为单端输出；
6.在系统标定时应反复测量几遍，以得到较准确的标定结果；