CSY-2000 系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1、CSY2000 系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)說 明 書一、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成CSY2000 系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由主機(jī)箱、溫度源、轉(zhuǎn)動(dòng)源、振動(dòng)源、傳感器、相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌等組成。1、主機(jī)箱：提供高穩(wěn)定的±15V、±5V、5V、±2V±10V（步進(jìn)可調(diào)）、2V24V（連續(xù)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源；音頻信號(hào)源（音頻振蕩器）1KHz10KHz（連續(xù)可調(diào)）；低頻信號(hào)源（低頻振蕩器）1Hz30Hz（連續(xù)可調(diào)）；氣壓源020KPa（可調(diào)）；溫度（轉(zhuǎn)速）智能調(diào)節(jié)儀；計(jì)算機(jī)通信口；主機(jī)箱面板上裝有電壓、頻率轉(zhuǎn)速、氣壓、計(jì)時(shí)器數(shù)顯表；漏電保護(hù)開關(guān)等。

2、其中，直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、低頻振蕩器都具有過載切斷保護(hù)功能，在排除接線錯(cuò)誤后重新開機(jī)恢復(fù)正常工作。2、 振動(dòng)源：振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率1Hz30Hz 可調(diào)（諧振頻率9Hz 左右）。 轉(zhuǎn)動(dòng)源：手動(dòng)控制02400 轉(zhuǎn)分；自動(dòng)控制3002400 轉(zhuǎn)分。 溫度源：常溫180。3、傳感器：基本型有電阻應(yīng)變式傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、差動(dòng)變壓器、電容式位移傳感器、霍爾式位移傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器、磁電轉(zhuǎn)速傳感器、壓電式傳感器、電渦流傳感器、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器（光電斷續(xù)器）、集成溫度(AD590)傳感器、K 型熱電偶、E型熱電偶、Pt100 鉑電阻、Cu50 銅電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器共十八個(gè)。

3、增強(qiáng)型：基本型基礎(chǔ)上可選配扭矩傳感器、超聲位移傳感器、PSD位置傳感器、CCD 電荷耦合器件、光柵位移傳感器、紅外熱釋電傳感器、紅外夜視傳感器、指紋傳感器等。4、實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹夯拘陀袘?yīng)變式、壓力、差動(dòng)變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光纖位移、溫度、移相相敏檢波低通濾波共十塊模板。增強(qiáng)型增加與選配傳感器配套的實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件，另附。6、實(shí)驗(yàn)臺(tái)：尺寸為1600×800×750mm，實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌上預(yù)留了計(jì)算機(jī)及示波器安放位置。二、電路原理實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娐吩硪延∷⒃谀０宓拿姘迳?，實(shí)驗(yàn)接線圖參見文中的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三、使用方法1、開機(jī)前將電壓表顯示選擇旋鈕打到 2

4、V 檔；電流表顯示選擇旋鈕打到200mA 檔；步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源旋鈕打到±2V 檔；其余旋鈕都打到中間位置。2、將AC 220V 電源線插頭插入市電插座中，合上電源開關(guān)，數(shù)顯表顯示0000，表示實(shí)驗(yàn)臺(tái)已接通電源。3、做每個(gè)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先閱讀實(shí)驗(yàn)指南，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均應(yīng)在斷開電源的狀態(tài)下按實(shí)驗(yàn)線路接好連接線（實(shí)驗(yàn)中用到可調(diào)直流電源時(shí)，應(yīng)在該電源調(diào)到實(shí)驗(yàn)值后再接到實(shí)驗(yàn)線路中），檢查無誤后方可接通電源。4、合上調(diào)節(jié)儀（溫度開關(guān)）電源開關(guān)，調(diào)節(jié)儀的PV 顯示測(cè)量值；SV顯示設(shè)定值。5、合上氣源開關(guān)，氣泵有聲響，說明氣泵工作正常。6、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件使用方法另附說明。四、儀器維護(hù)及故障排除1、維護(hù)

5、 防止硬物撞擊、劃傷實(shí)驗(yàn)臺(tái)面；防止傳感器及實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓涞孛妗?實(shí)驗(yàn)完畢要將傳感器、配件、實(shí)驗(yàn)?zāi)０寮斑B線全部整理好。2、故障排除 開機(jī)后數(shù)顯表都無顯示，應(yīng)查AC 220V 電源有否接通；主機(jī)箱側(cè)面AC 220V 插座中的保險(xiǎn)絲是否燒斷。如都正常，則更換主機(jī)箱中主機(jī)電源。 轉(zhuǎn)動(dòng)源不工作，則手動(dòng)輸入12V 電壓，如不工作，更換轉(zhuǎn)動(dòng)源；如工作正常，應(yīng)查調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確；控制輸出Vo 有無電壓，如無電壓，更換主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速控制板。 振動(dòng)源不工作，檢查主機(jī)箱面板上的低頻振蕩器有無輸出，如無輸出，更換信號(hào)板；如有輸出，更換振動(dòng)源的振蕩線圈。 溫度源不工作，檢查溫度源電源開關(guān)有否打開；溫度源的保險(xiǎn)絲是否燒斷

6、；調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確。如都正常，則更換溫度源。五、注意事項(xiàng)1、在實(shí)驗(yàn)前務(wù)必詳細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指南。2、嚴(yán)禁用酒精、有機(jī)溶劑或其它具有腐蝕性溶液擦洗主機(jī)箱的面板和實(shí)驗(yàn)?zāi)０迕姘濉?、請(qǐng)勿將主機(jī)箱的電源、信號(hào)源輸出端與地（）短接，因短接時(shí)間長(zhǎng)易造成電路故障。4、請(qǐng)勿將主機(jī)箱的±電源引入實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍟r(shí)接錯(cuò)。5、在更換接線時(shí)，應(yīng)斷開電源，只有在確保接線無誤后方可接通電源。6、實(shí)驗(yàn)完畢后，請(qǐng)將傳感器及實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸呕卦帯?、如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)期未通電使用，在實(shí)驗(yàn)前先通電十分鐘預(yù)熱，再檢查按一次漏電保護(hù)按鈕是否有效。8、實(shí)驗(yàn)接線時(shí)，要握住手柄插拔實(shí)驗(yàn)線，不能拉扯實(shí)驗(yàn)線。 實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

7、：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、 基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： RRK 式中：RR 為電阻絲電阻相對(duì)變化，K 為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L 為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓 Uo1= EK/4。三、 需用器件與單元：主機(jī)箱(±4V、±15V、電

8、壓表)、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤、砝碼、4 21位數(shù)顯萬用表（自備）。四、 實(shí)驗(yàn)步驟：應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭f明：實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞1、R2、R3、R4 為應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的5 個(gè)電阻符號(hào)下面是空的，其中4 個(gè)組成電橋模型是為實(shí)驗(yàn)者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。1、根據(jù)圖1應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中4 片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降腞1、R2、R3、R4 和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為R1；右下角為R2；右上角為R3；左上角為R4。當(dāng)傳感器托盤支點(diǎn)受壓時(shí)，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬用進(jìn)行測(cè)量判別。常態(tài)

9、時(shí)應(yīng)變片阻值為350，加熱絲電阻值為50左右。安裝接線。2、放大器輸出調(diào)零：將圖1 實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時(shí)脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2 圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V 檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)：拆去放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開的引線復(fù)原(見圖1 接線圖)。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直

10、到200g（或500 g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1 畫出實(shí)驗(yàn)曲線。圖1 應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖表 1重量（g)20406080100120140160180200電壓（mv)4711141721242831354、根據(jù)表1 計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U 輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差，=m/yFS ×100式中m 為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS 滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均

11、可以。 實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、基本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)差動(dòng)變壓器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)差動(dòng)變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)電勢(shì)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙蹤示波器

12、。四、實(shí)驗(yàn)步驟：附：測(cè)微頭的組成與使用測(cè)微頭組成和讀數(shù)如圖91 測(cè)微頭讀數(shù)圖 圖9-1 測(cè)位頭組成與讀數(shù)測(cè)微頭組成： 測(cè)微頭由不可動(dòng)部分安裝套、軸套和可動(dòng)部分測(cè)桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測(cè)微頭讀數(shù)與使用：測(cè)微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線(1格)，另一排是半毫米刻線(.格)；微分筒前部圓周表面上刻50等分的刻線(.格)。 用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時(shí)，測(cè)桿就沿軸線方向進(jìn)退。微分筒每轉(zhuǎn)過1 格，測(cè)桿沿軸方向移動(dòng)微小位移.毫米，這也叫測(cè)微頭的分度值。測(cè)微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對(duì)準(zhǔn)微分筒上的數(shù)值、可以估

13、讀110 分度，如圖91 甲讀數(shù)為.，不是.；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時(shí)，應(yīng)看微分筒的示值是否過零，如圖91 乙已過零則讀.；如圖91 丙未過零，則不應(yīng)讀為，讀數(shù)應(yīng)為.。 測(cè)微頭使用：測(cè)微頭在實(shí)驗(yàn)中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測(cè)微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒到處(為了保留測(cè)桿軸向前、后位移的余量)，再將測(cè)微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套(測(cè)微頭整體移動(dòng))使測(cè)桿與被測(cè)體連接并使被測(cè)體處于合適位置(視具體實(shí)驗(yàn)而定)時(shí)再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭的微分筒時(shí)，被測(cè)體就會(huì)隨測(cè)桿而位移。1、將差動(dòng)變壓器和測(cè)微頭(參照附：測(cè)微頭使用)安裝在

14、實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ茏?，差?dòng)變壓器的原理圖已印刷在實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，L1 為初級(jí)線圈；L2、L3 為次級(jí)線圈；號(hào)為同名端，如下圖92。2、按圖92 接線，差動(dòng)變壓器的原邊的激勵(lì)電壓必須從主機(jī)箱中音頻振蕩器的Lv 端子引入，檢查接線無誤后合上總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為45KHz（可用主機(jī)箱的頻率表輸入Fin 來監(jiān)測(cè)）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vp-p 2V （ 可用示波器監(jiān)測(cè)： X 軸為0.2ms/div）。3、松開測(cè)微頭的安裝緊固螺釘，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vp-p 為較小值(變壓器鐵芯大約處在中間位置)，擰緊緊固螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為

15、最小值(零點(diǎn)殘余電壓)并定為位移的相對(duì)零點(diǎn)。這時(shí)可以左右位移， 假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰疲硪粋€(gè)方向位移為負(fù)，從Vp-p 最小開始旋動(dòng)測(cè)微頭的微分筒，每隔0.2mm(可取1025 點(diǎn))從示波器上讀出輸出電壓Vp-p 值，填入下表9，再將測(cè)位頭退回到Vp-p 最小處開始反方向做相同的位移實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中請(qǐng)注意：從Vp-p 最小處決定位移方向后，測(cè)微頭只能按所定方向調(diào)節(jié)位移，中途不允許回調(diào)，否則，由于測(cè)微頭存在機(jī)械回差而引起位移誤差；所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)每點(diǎn)位移量須仔細(xì)調(diào)節(jié)，絕對(duì)不能調(diào)節(jié)過量，如過量則只好剔除這一點(diǎn)繼續(xù)做下一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)或者回到零點(diǎn)重新做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)一個(gè)方向行程實(shí)驗(yàn)結(jié)束，做另一方向時(shí)，測(cè)微頭回到V

16、p-p 最小處時(shí)它的位移讀數(shù)有變化(沒有回到原來起始位置)是正常的，做實(shí)驗(yàn)時(shí)位移取相對(duì)變化量為定值，只要中途測(cè)微頭不回調(diào)就不會(huì)引起位移誤差。 圖9-2 差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖4、實(shí)驗(yàn)過程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。根據(jù)表9 畫出Vop-pX 曲線，作出位移為±1mm、±3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表 9正行程編號(hào)12345678910V(mv)42056070085095011001250140015001650X(mm)10.20010.40010.60010.80011.00011.20011.40011.

17、60011.80012.000編號(hào)11121314151617181920V(mv)180019002100023000240002500026000270002900030000X(mm)12.20012.40012.60012.80013.00013.20013.40013.60013.80014.000反行程編號(hào)12345678910V(mv)160251102604005206608009501100X(mm)9.8009.6009.4009.20009.0008.8008.6008.4008.2008.000編號(hào)11121314151617181920V(mv)12001350150

18、016501750190011000120001300015000X(mm)7.8007.6007.4007.2007.0006.8006.6006.4006.2006.000五、思考題：1、用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)頻率的上限受什么影響？2、試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)八直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UHKHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍?/p>

19、傳感器、測(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、霍爾傳感器和測(cè)微頭的安裝、使用參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖14 示意圖接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵鼋又鳈C(jī)箱電壓表的)，將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開關(guān)打到檔。2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1 使數(shù)顯表指示為零。圖14 霍爾傳感器(直流激勵(lì))位移實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、以某個(gè)方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭2位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)，再反方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭每增加0.2mm 記下一個(gè)讀數(shù)(建議做4位移)，將讀數(shù)填入表14。表 14正向行程編號(hào)12345678910X(mm)10.00010.10010.20010.30010.40010.5001

20、0.60010.70010.80010.900V(mv)00.0030.0070.0100.0130.0170.0200.0240.0270.031編號(hào)11121314151617181920X(mm)11.00011.10011.20011.30011.40011.50011.60011.70011.80011.900V(mv)0.0350.0380.0420.0470.0510.0550.0590.0640.0680.073編號(hào)21222324252627282930X(mm)12.00012.10012.20012.30012.40012.50012.60012.70012.80012.

21、900V(mv)0.0790.0830.0880.0930.0960.1000.1030.1050.1070.109反向行程編號(hào)12345678910X(mm)10.0009.9009.8009.7009.6009.5009.4009.3009.2009.100V(mv)0-0.37-0.100-0.164-0.217-0.285-0.356-0.424-0.483-0.554編號(hào)11121314151617181920X(mm)9.0008.9008.8008.7008.6008.5008.4008.3008.2008.100V(mv)-0.624-0.671-0.759-0.817-0.8

22、91-0.977-1.046-1.113-1.183-1.266編號(hào)21222324252627282930X(mm)8.0007.9007.8007.7007.6007.5007.4007.3007.2007.100V(mv)-1.343-1.414-1.483-1.565-1.634-1.693-1.745-1.795-1.842-1.920作出VX 曲線，計(jì)算不同測(cè)量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)十壓電式傳感器測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭?/p>

23、感器的測(cè)量振動(dòng)的原理和方法。二、 基本原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。（觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒄駝?dòng)源、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖18 所示將壓電傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)面上(與振動(dòng)臺(tái)面中心的磁鋼吸合)，振動(dòng)源的低頻輸入接主機(jī)箱中的低頻振蕩器，其它連線按圖示意接線。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀察低通濾波器輸出的波形。3、用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察低

24、通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)同時(shí)觀察輸出波形變化。4、改變振動(dòng)源的振蕩頻率(調(diào)節(jié)主機(jī)箱低頻振蕩器的頻率)，觀察輸出波形變化。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。 圖18 壓電傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖實(shí)驗(yàn)十一電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通過交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處在交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距

25、離等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而改變激磁線線圈阻抗，渦流傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài)(線圈與金屬體表面不接觸)，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離以外的所有參數(shù)一定時(shí)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、測(cè)微頭、被測(cè)體(鐵圓片)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。測(cè)微頭的讀數(shù)與使用可參閱實(shí)驗(yàn)九；根據(jù)圖19 安裝測(cè)微頭、被測(cè)體、電渦流傳感器并接線。2、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使被測(cè)體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開關(guān)切換到20V 檔，檢查接線無誤后開啟主機(jī)箱電源開關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后每隔0.1mm

26、讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將?shù)據(jù)列入表19。表19 電渦流傳感器位移X 與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)5.0005.1005.2005.3005.4005.5005.6005.7005.8005.900V(v)5.315.515.665.815.966.106.236.366.476.60X(mm)6.0006.1006.2006.3006.4006.5006.6006.7006.8006.900V(v)6.716.826.937.027.127.217.307.407.477.55X(mm)7.0007.1007.2007.3007.4007.5007.6007.7007.8007.900V

27、(v)7.637.707.697.767.847.907.968.028.078.13X(mm)8.0008.1008.2008.3008.4008.5008.6008.7008.8008.900V(v)8.198.238.288.328.378.418.458.498.528.55X(mm)9.0009.1009.2009.3009.4009.5009.6009.7009.8009.900V(v)8.588.618.648.678.708.728.748.768.788.81X(mm)10.0010.1010.2010.3010.4010.5010.6010.7010.8010.90V(v)

28、8.838.858.868.888.908.928.938.958.968.97X(mm)11.0011.1011.2011.3011.4011.5011.6011.7011.8011.90V(v)8.999.009.029.039.049.059.069.079.089.08X(mm)12.0012.1012.2012.3012.4012.5012.6012.7012.8012.90V(v)9.099.099.109.119.119.129.139.139.149.15X(mm)13.0013.1013.2013.3013.4013.5013.6013.7013.8013.90V(v)9.1

29、59.169.179.179.189.189.199.199.209.20X(mm)14.0014.1014.2014.3014.4014.5014.6014.7014.8014.90V(v)9.209.219.219.229.229.229.229.239.239.23X(mm)15.00V(v)9.24 3、根據(jù)表19 數(shù)據(jù)，畫出VX 曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)(即曲線線性段的中點(diǎn))，試計(jì)算測(cè)量范圍為1mm 與3 mm 時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖19 電渦流傳感器安裝、按線示意圖五、思考題：1、電渦流傳感器的量

30、程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量±5mm 的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。 實(shí)驗(yàn)十三光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后，組成Y 型光纖，半園分布即雙D 分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測(cè)體相距X，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來，另一束光纖接收光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光

31、電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電量大小與間距X 有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、器件與單元：主機(jī)箱、光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、反射面。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、根據(jù)圖24 示意安裝光纖位移傳感器和測(cè)微頭，二束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮?其內(nèi)部有發(fā)光管D 和光電三極管T )中；測(cè)微頭的安裝、使用可參閱實(shí)驗(yàn)九附：測(cè)微頭的組成與使用。其它接線接圖24。圖24 光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使光反射面與型光纖頭輕觸；再調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞W、使主機(jī)箱中的電壓表(顯示選擇開關(guān)打到20檔)顯示為。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開探頭，每隔0.1mm 讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入

32、表24。根據(jù)表24 數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算測(cè)量范圍1mm 時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表24 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)編號(hào)12345678910X(mm)5.0005.1005.2005.3005.4005.5005.6005.7005.8005.900V(v)0.200.510.791.081.361.681.942.222.492.75編號(hào)11121314151617181920X(mm)6.0006.1006.2006.3006.4006.5006.6006.7006.8006.900V(v)3.003.233.453.683.834.084.264.444.61

33、4.77編號(hào)21222324252627282930X(mm)7.0007.1007.2007.3007.4007.5007.6007.7007.8007.900V(v)4.915.025.165.165.285.375.465.545.595.65編號(hào)31323334353637383940X(mm)8.0008.1008.2008.300V(v)5.675.725.735.78五、思考題：光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)體的表面有些什么要求？實(shí)驗(yàn)十五 Pt100 鉑電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏K熱電阻的特性與應(yīng)用。二、基本原理：利用

34、導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，可以制成熱電阻，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用的熱電阻有鉑電阻(650以內(nèi))和銅電阻(150以內(nèi))。鉑電阻是將0.050.07的鉑絲繞在線圈骨架上封裝在玻璃或陶瓷管等保護(hù)管內(nèi)構(gòu)成。在0650以內(nèi)，它的電阻Rt 與溫度t 的關(guān)系為：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中： Ro系溫度為0時(shí)的電阻值(本實(shí)驗(yàn)的鉑電阻Ro100)。A3.9684×103，B5.847×1072。鉑電阻一般是三線制，其中一端接一根引線另一端接二根引線，主要為遠(yuǎn)距離測(cè)量消除引線電阻對(duì)橋臂的影響(近距離可用二線制，導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)

35、。)。實(shí)際測(cè)量時(shí)將鉑電阻隨溫度變化的阻值通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓的變化量輸出，再經(jīng)放大器放大后直接用電壓表顯示。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、溫度源、Pt100 熱電阻(二支)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、萬用表(自備)。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０搴?jiǎn)介：圖28B 中的溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迨怯扇\(yùn)放組成的差動(dòng)放大電路、調(diào)零電路、傳感器符號(hào)、傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(電橋)及放大器工作電源引入插孔構(gòu)成；其中R2 為放大器的增益電位器，RW3 為放大器電平移動(dòng)電位器；傳感器符號(hào)<接熱電偶(熱電偶或熱電偶)，雙圈符號(hào)接AD590 集成溫度傳感器，Rt 接熱電阻(Pt100 鉑電阻或Cu50 銅電阻)。具體接線參照具體實(shí)驗(yàn)。四、

36、實(shí)驗(yàn)步驟1、用萬用表歐姆檔測(cè)出Pt100 三根線中其中短接的二根線(同種顏色的線)設(shè)為1、2，另一根設(shè)為3，并測(cè)出它在室溫時(shí)的大致電阻值。2、在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源都關(guān)閉的狀態(tài)下，再根據(jù)圖28B 示意圖接線，溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯小?t)兩端接傳感器，這樣傳感器(Rt)與R3、R1、Rw1、R4 組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。3、放大器調(diào)零：將圖28B 中的溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓姆糯笃鞯膬奢斎攵艘€(一根傳感器引線、另一根橋路輸出即Rw1 活動(dòng)觸點(diǎn)輸出)暫時(shí)不要引入，而用導(dǎo)線直接將放大器的兩輸入端相連(短接)；將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)切換開關(guān)打到2檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)

37、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2(逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底)增益電位器，使放大器增益最?。辉僬{(diào)節(jié)RW3(調(diào)零電位器)使主機(jī)箱的電壓表顯示為。4、關(guān)閉主機(jī)箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯蟹糯笃鞯妮斎攵艘€按圖28B連接，檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。5、將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(224V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24)，合上溫度源電源開關(guān)和調(diào)節(jié)儀電源開關(guān)，將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)開關(guān)按到內(nèi)(溫度)位置；在常溫基礎(chǔ)上，可按t=5增加溫度并且小于160范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)二十七，重復(fù)6、7、8、9 步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表28B。 圖28B Pt100 鉑電阻測(cè)溫特

38、性實(shí)驗(yàn)接線示意圖表28B 鉑電阻溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t()406080100120V(mv)-1.828-1.776-1.725-1.673-1.6296、根據(jù)表28B 數(shù)據(jù)值畫出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算其非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。實(shí)驗(yàn)十六氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈿饷魝鞲衅髟砑皯?yīng)用。二、基本原理：氣敏傳感器(又稱氣敏元件)是指能將被測(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。它一般可分為：半導(dǎo)體式、接觸燃燒式、紅外吸收式、熱導(dǎo)率變化式等等。本實(shí)驗(yàn)所采用的SnO2（氧化錫）半導(dǎo)體氣敏傳感器是對(duì)酒精敏感的電阻型氣敏元件；該敏感元件

39、由納米級(jí)SnO2 及適當(dāng)摻雜混合劑燒結(jié)而成，具微珠式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，可將傳導(dǎo)性變化改變?yōu)橐粋€(gè)輸出信號(hào)，與酒精濃度對(duì)應(yīng)。傳感器對(duì)酒精濃度的響應(yīng)特性為：三、需用器件與單元：主機(jī)箱、氣敏傳感器、酒精棉球(自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、注意傳感器的引線號(hào)碼，按圖34 接線并將主機(jī)箱電壓表(20檔)輸入Vin 的與可調(diào)電源(切換開關(guān)打到±6檔)6V 的相連。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，傳感器通電較長(zhǎng)時(shí)間(至少5 分鐘以上，因傳感器長(zhǎng)時(shí)間不通電的情況下，內(nèi)阻會(huì)很小，上電后VO 輸出很大，不能即時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài))后才能工作。3、等待傳感器輸出VO 較小(小于1.5)時(shí)，用自備的酒精小棉球靠近傳感器端面，并吹2 次氣，使酒精揮發(fā)進(jìn)入傳感器金屬網(wǎng)內(nèi)，觀察電壓