实验22实验报告(2)

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1、差动变压器的标定L11mL21mO图1差动变压器等效电路具体输出可表示为:幅频特性：相频特性:Q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;通过实验掌握相敏检波电路的设计思想；养成良好的分析问题解决问题的思维。二、实验原理差动变压器主要主要是利用铁芯在差动变压器中移动，将非电量的位移转化为线圈间的互感M的一种磁电机构。其电路阁可表示为阁一：oCMDC其中（2=^,为电感的品质因数。由公式（1）可知，当铁芯产生Act的位移时，输出电压会产生线性的变化。实验中只需测出电压的变化，即可推算出Aer。实验中，考虑到输出信号为交流L11mL21mO图1差动变压器等

2、效电路具体输出可表示为:幅频特性：相频特性:Q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;通过实验掌握相敏检波电路的设计思想；养成良好的分析问题解决问题的思维。二、实验原理差动变压器主要主要是利用铁芯在差动变压器中移动，将非电量的位移转化为线圈间的互感M的一种磁电机构。其电路阁可表示为阁一：oCMDC其中（2=^,为电感的品质因数。由公式（1）可知，当铁芯产生Act的位移时，输出电压会产生线性的变化。实验中只需测出电压的变化，即可推算出Aer。实验中，考虑到输出信号为交流信号，为了方便测量，采用相敏检波电路，将其转化为带直流分量的信号，从而通过对直流分量

3、的测量，实现对电压的测量。同时将电路的相位信息反映出来。具体实验电路的框图如下：袭放KI峨IMA■-►►移相器Ukfi图2实验电路框架图实际实验中主要干扰来自差动变压器的零残电压，差动放大器的零漂电压，以及元件参数精度等。对于差动变压器的零残电压，主要有基波分量以及高次谐波分量。零残电压的产生主要原因有：a、由于制造工艺的影响，使得差动变压器不对称b、传感器中存在寄生参数；c、供电电源中含有高次谐波：d、磁路本身存在非线性。e、工频干扰针对以上几点原因，主要采取的补偿方法有：a、从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；b、对芯片做好电源的退耦处理，防止引入高次谐波

4、；c、采用和敏检波电路，实验中的和敏检波电路能将高次谐波与基波分开，基波分量将在该电路中被转化为含有直流成分的信号，而高次谐波将无法转化，从而在通过后级滤波器时被滤去，实现对高次谐波的补偿；d、选用补偿电路。实验屮主要利用电路从信号输入端获取信号，并将信号送到差分放大的前端，利用差放的减法作用，将原信号的基波分量减去，该方法理论上可使零残电压中基波分量为零。本实验主要0的是找出差动变压器位移与输出电压的关系，并标定，以便在实际测量中使用。标定过程中，必须解决零残电压的问题，因为零残电压的存在,存在危害：使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏，限制着分辨力的提高;零点

5、残余电压太大，将使线性度变坏，灵敏度下降，甚至会使放大器饱和，堵塞有用信号通过，致使仪器不再反映被测量的变化。本次实验基本上围绕两个问题展开，即如何消除零残电压和如何标定。具体实验电路图：时林和»咅频报荡雅图3整体电路框架实验电路主要模块有，差分放大环节、移相电路、相敏检波电路以及低通滤波环节。差分放大环节主要实现输出信号的差分放大处理，冋吋利用差放的减法功能，可消除信号中的零残的基波分量。移相环节，主要为了使得输入相敏检波电路中的原信号和位与差放输出信号同和。和敏检波电路（具体电路如下）。低图4相敏检波电路相敏检波电路主耍实现将信号的相位信息转化为信号中直流成份的符

6、号。具体实现主耍通过在阁中②端口输入与差放输出同相位的控制信号，通过比较器,将控制信号转化为方波信号，通过二极管整流，变为BJT的开关控制信号，从而通过控制BJT的关断实现放大电路传输特性的改变。若输入控制信号与差放输出信号同相，则当输入信号为正半波时，信号同相放大，若通过信号为负半波时，BJT导通，运放同相端接地，信号反向放大，实现翻转。若输入控制信号与差放输出信号反相时，结果相反。三、实验步骤（主要参照实验指导书）1）了解相敏检波器工作原理1、调节音频输出，接到相敏检波器的输入端①；相敏检波器的交流参考电压输入端②分别接0°、180°，用示波器观察和敏检波器输出端

7、③的波形变化和电压表电压值变化。2、用示波器两通道观察相敏检测器⑤⑥的波形并记录下观察到的波形。通过了解相敏检波器的工作原理，以便在之后的实验中运用相敏检波器减少零残电压。2）差动变压器性能检测手提铁芯吋使波形发生翻转，确保次级线圈反向串接。次级线圈反向连接是差动变压器的基木要求，即反向连接才能作差，所以必须检验。3）差动变压器零残电压的补偿差动放大器增益调到最大，使输出波形不失真，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W具电位器，使输出更趋减小。此时差动变压器的零残电压最小。4）差动变压器的标定确定铁芯位移与输出电压