电气学科大类
2010 级
《信号与控制综合实验》课程实 验 报 告
(检测技术基本实验)
姓 名 号 专业班号 同组者 学 号 专业班号 指导教师 日 期
实验成绩 评 阅 人
实验评分表
目录
实验二十二 差动变压器的标定 ................................................................... - 3 -
一、实验目的 ........................................................................................... - 3 - 二、实验原理 ........................................................................................... - 3 - 三、实验设备 ........................................................................................... - 4 - 四、实验步骤 ........................................................................................... - 4 -
1、了解相敏检波器工作原理 ......................................................... - 4 - 2、差动变压器性能检测 ................................................................. - 4 - 3、差动变压器零残电压的补偿 ..................................................... - 5 - 4、差动变压器的标定 ..................................................................... - 5 - 五、实验结果 ........................................................................................... - 6 -
1、相敏检波器工作原理 ................................................................. - 6 - 2、差动变压器性能检测 ................................................................. - 8 - 3、零残电压的补偿 ......................................................................... - 9 - 4、差动变压器起的标定 ............................................................... - 10 - 六、思考题 ............................................................................................. - 11 - 七、实验小结 ......................................................................................... - 11 - 实验二十四 PT100 铂热电阻测温实验 ...................................................... - 12 -
一、实验目的 ......................................................................................... - 12 - 二、实验原理 ......................................................................................... - 12 - 三、实验设计 ......................................................................................... - 13 - 四、实验设备 ......................................................................................... - 13 - 五、实验步骤 ......................................................................................... - 14 - 六、实验结果 ......................................................................................... - 14 - 七、实验小结 ......................................................................................... - 15 - 实验心得与收获 ............................................................................................. - 16 - 参考文献 ......................................................................................................... - 16 -
实验二十二 差动变压器的标定
一、实验目的
通过实验学习差动变压测试系统的组成和标定方法。
二、实验原理
差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上。由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，电压经过放大器会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常关系，因此必须采用适当的方法进行补偿。
零残电压中主要包含两种波形成份：基波分量和高次谐波。
基波分量是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。
高次谐波主要是由导磁材料磁化曲线非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应处非正弦波的电动势。
减少零残电压的办法有：从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；采用相敏检波电路；选用补偿电路。
相敏检波电路如图所示，图中1 为输入信号端，2为交流参考电压输入端，3 为输出端。4 为直流参考电压输入端。5、6为整形电路将正弦信号转换成的方波信号，使相敏检波器中的电子开关正常工作。当2 、4 端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D 和J 处于开关状态，从而把1 端输入的正弦信号转换成半波整流信号。
图1.1相敏检波器的工作原理
三、实验设备
差动变压器；音频振荡器；电桥；差动放大器；移相器；相敏检波器；LPF；电压表；示波器；测微仪。
四、实验步骤
1、了解相敏检波器工作原理
（1）调节音频振荡器输出频率为5KHZ，输出幅值为2V，将音频振荡器0°端接相敏检波器的输入端1，相敏检波器的输入端连接，低通滤波器的输出端接数字电压表20V。相敏检波器的交流参考电压输入端2分别接0°，180°，使相敏检波器的输入信号和交流参考电压分别同相或者反相，用示波器两通道观察相敏检测器输出端3的波形变化和电压表电压值的变化。
（2）用示波器两通道观察相敏检测器插口5、6的波形。 2、差动变压器性能检测
（1）按下图接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出。 （2）音频振荡器输出频率5KHz，输出值VP-P值2V。
（3）用手提变压器磁芯，观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转，以判断两个次级线圈的联接方式，如不能过零翻转，则需改变两个次级线圈的串接端，使两个次级线圈反向串联。
图1.2差动变压器性能检测
3、差动变压器零残电压的补偿
（1）按图1.3接线，差动放大器增益调到最大，音频LV端输出VP-P值2V，调节音频振荡器频率，使示波器二通道波形不失真。
（2）调节测微仪带动衔铁在线圈中运动，使差动放大器输出电压最小，调整电桥网络WDWA电位器，使输出更趋减小。
（3）提高示波器第二通道灵敏度，将零残电压波形与激励电压波形比较，观察零点残余电压的波形。
图1.3差动变压器的零点补偿电路
4、差动变压器的标定
（1）按图1.4接线，差动放大器增益适度，音频振荡器Lv端输出5KHZ，VP-P值2V。
（2）调节电桥WD、WA 电位器，移相器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。
（3）旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做到正负输出对称。
（4）旋动测微仪，带动衔铁向上5mm，向下5mm 位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。
图1.4差动变压器标定实验接线
1、相敏检波器工作原理
图1.5音频输入波形
五、实验结果
图1.6同相输入的整流波形
图1.7反相输入的整流波形
图1.8输出端5、6的波形
实验结果分析：
根据实验所得图形，可以看到通过相敏检波电路，我们得到全波整流波形。相敏检波器的的5，6端输出为得到方波信号。
2、差动变压器性能检测
图1.9 CH1输入信号与CH2输出信号同相位时的波形
图1.10 CH1输入信号与CH2输出信号反相位时的波形
实验结果分析：
根据波形图图，可以看到在调节衔铁与二次绕组的相对位置发生改变时，输入输出相位差发生改变，变为反相。第二通道过零时的波形，此时有零点残余电压，幅值不为零，只是幅值很小。
3、零残电压的补偿
图1.11差分放大器输入端的波形
图1.12差分放大器输出端的波形
实验结果分析：
由差分放大器的输出波形可以看出，经过补偿后的零残电压主要是基波分量。 基波分量是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在引起的，这其中的一些参数是无法完全得到补偿的。在电路调整的过程中可以发现，当调整差分放大器的输出趋近最小的过程中，输出值不但幅值在变化，它与输入信号的相位差也在变化。可以推测出，两个次级线圈的输出不但幅值有不同，相位也有不同，故基波分量无法完全消除。
4、差动变压器起的标定
表1位移与电压对应关系表
图1.13差动变压器标定曲线
灵敏度：k=∆y/∆x=1.168 非线性度：
电气学科大类
2010 级
《信号与控制综合实验》课程实 验 报 告
(检测技术基本实验)
姓 名 号 专业班号 同组者 学 号 专业班号 指导教师 日 期
实验成绩 评 阅 人
实验评分表
目录
实验二十二 差动变压器的标定 ................................................................... - 3 -
一、实验目的 ........................................................................................... - 3 - 二、实验原理 ........................................................................................... - 3 - 三、实验设备 ........................................................................................... - 4 - 四、实验步骤 ........................................................................................... - 4 -
1、了解相敏检波器工作原理 ......................................................... - 4 - 2、差动变压器性能检测 ................................................................. - 4 - 3、差动变压器零残电压的补偿 ..................................................... - 5 - 4、差动变压器的标定 ..................................................................... - 5 - 五、实验结果 ........................................................................................... - 6 -
1、相敏检波器工作原理 ................................................................. - 6 - 2、差动变压器性能检测 ................................................................. - 8 - 3、零残电压的补偿 ......................................................................... - 9 - 4、差动变压器起的标定 ............................................................... - 10 - 六、思考题 ............................................................................................. - 11 - 七、实验小结 ......................................................................................... - 11 - 实验二十四 PT100 铂热电阻测温实验 ...................................................... - 12 -
一、实验目的 ......................................................................................... - 12 - 二、实验原理 ......................................................................................... - 12 - 三、实验设计 ......................................................................................... - 13 - 四、实验设备 ......................................................................................... - 13 - 五、实验步骤 ......................................................................................... - 14 - 六、实验结果 ......................................................................................... - 14 - 七、实验小结 ......................................................................................... - 15 - 实验心得与收获 ............................................................................................. - 16 - 参考文献 ......................................................................................................... - 16 -
实验二十二 差动变压器的标定
一、实验目的
通过实验学习差动变压测试系统的组成和标定方法。
二、实验原理
差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上。由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，电压经过放大器会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常关系，因此必须采用适当的方法进行补偿。
零残电压中主要包含两种波形成份：基波分量和高次谐波。
基波分量是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。
高次谐波主要是由导磁材料磁化曲线非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应处非正弦波的电动势。
减少零残电压的办法有：从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；采用相敏检波电路；选用补偿电路。
相敏检波电路如图所示，图中1 为输入信号端，2为交流参考电压输入端，3 为输出端。4 为直流参考电压输入端。5、6为整形电路将正弦信号转换成的方波信号，使相敏检波器中的电子开关正常工作。当2 、4 端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D 和J 处于开关状态，从而把1 端输入的正弦信号转换成半波整流信号。
图1.1相敏检波器的工作原理
三、实验设备
差动变压器；音频振荡器；电桥；差动放大器；移相器；相敏检波器；LPF；电压表；示波器；测微仪。
四、实验步骤
1、了解相敏检波器工作原理
（1）调节音频振荡器输出频率为5KHZ，输出幅值为2V，将音频振荡器0°端接相敏检波器的输入端1，相敏检波器的输入端连接，低通滤波器的输出端接数字电压表20V。相敏检波器的交流参考电压输入端2分别接0°，180°，使相敏检波器的输入信号和交流参考电压分别同相或者反相，用示波器两通道观察相敏检测器输出端3的波形变化和电压表电压值的变化。
（2）用示波器两通道观察相敏检测器插口5、6的波形。 2、差动变压器性能检测
（1）按下图接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出。 （2）音频振荡器输出频率5KHz，输出值VP-P值2V。
（3）用手提变压器磁芯，观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转，以判断两个次级线圈的联接方式，如不能过零翻转，则需改变两个次级线圈的串接端，使两个次级线圈反向串联。
图1.2差动变压器性能检测
3、差动变压器零残电压的补偿
（1）按图1.3接线，差动放大器增益调到最大，音频LV端输出VP-P值2V，调节音频振荡器频率，使示波器二通道波形不失真。
（2）调节测微仪带动衔铁在线圈中运动，使差动放大器输出电压最小，调整电桥网络WDWA电位器，使输出更趋减小。
（3）提高示波器第二通道灵敏度，将零残电压波形与激励电压波形比较，观察零点残余电压的波形。
图1.3差动变压器的零点补偿电路
4、差动变压器的标定
（1）按图1.4接线，差动放大器增益适度，音频振荡器Lv端输出5KHZ，VP-P值2V。
（2）调节电桥WD、WA 电位器，移相器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。
（3）旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做到正负输出对称。
（4）旋动测微仪，带动衔铁向上5mm，向下5mm 位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。
图1.4差动变压器标定实验接线
1、相敏检波器工作原理
图1.5音频输入波形
五、实验结果
图1.6同相输入的整流波形
图1.7反相输入的整流波形
图1.8输出端5、6的波形
实验结果分析：
根据实验所得图形，可以看到通过相敏检波电路，我们得到全波整流波形。相敏检波器的的5，6端输出为得到方波信号。
2、差动变压器性能检测
图1.9 CH1输入信号与CH2输出信号同相位时的波形
图1.10 CH1输入信号与CH2输出信号反相位时的波形
实验结果分析：
根据波形图图，可以看到在调节衔铁与二次绕组的相对位置发生改变时，输入输出相位差发生改变，变为反相。第二通道过零时的波形，此时有零点残余电压，幅值不为零，只是幅值很小。
3、零残电压的补偿
图1.11差分放大器输入端的波形
图1.12差分放大器输出端的波形
实验结果分析：
由差分放大器的输出波形可以看出，经过补偿后的零残电压主要是基波分量。 基波分量是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在引起的，这其中的一些参数是无法完全得到补偿的。在电路调整的过程中可以发现，当调整差分放大器的输出趋近最小的过程中，输出值不但幅值在变化，它与输入信号的相位差也在变化。可以推测出，两个次级线圈的输出不但幅值有不同，相位也有不同，故基波分量无法完全消除。
4、差动变压器起的标定
表1位移与电压对应关系表
图1.13差动变压器标定曲线
灵敏度：k=∆y/∆x=1.168 非线性度：