傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書修改版(共57頁)

1、PAGE 1PAGE 58傳感器原理(yunl)實(shí)驗(yàn)(shyn)指導(dǎo)書電子信息學(xué)院傳感器原理(yunl)課程組編2015.9目 錄第一章 概述(i sh) 2實(shí)驗(yàn)(shyn)要求及注意事項(xiàng) 3實(shí)驗(yàn)(shyn)1 應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較4實(shí)驗(yàn)2 金屬箔式應(yīng)變片交流全橋 6實(shí)驗(yàn)3 交流全橋的應(yīng)用振幅測量8實(shí)驗(yàn)4 交流全橋的應(yīng)用電子稱之一 9實(shí)驗(yàn) 5 差動(dòng)變壓器（互感式）的性能及應(yīng)用 10實(shí)驗(yàn)6 差動(dòng)變壓器(互感式)的標(biāo)定(靜態(tài)位移特性)13實(shí)驗(yàn)7差動(dòng)變壓器(互感式)的應(yīng)用電子秤之二14實(shí)驗(yàn)8 差動(dòng)螺管式電感傳感器特性 15*實(shí)驗(yàn)8 差動(dòng)螺管式電感傳感器特性 17實(shí)驗(yàn)9 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)

2、定 18實(shí)驗(yàn)10被測體材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響 19實(shí)驗(yàn)11電渦流式傳感器的應(yīng)用振幅測量20實(shí)驗(yàn)12 電渦流傳感器的應(yīng)用電子秤之三 21實(shí)驗(yàn)13霍爾式傳感器的特性直流激勵(lì) 22實(shí)驗(yàn)14 霍爾傳感器的應(yīng)用電子秤之四 24實(shí)驗(yàn)15 壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn) 25實(shí)驗(yàn)16 壓電傳感器引線電容對(duì)電壓放大器的影響、電荷放大器 26實(shí)驗(yàn)17 差動(dòng)面積式電容傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性 28實(shí)驗(yàn)18 熱電偶的原理及現(xiàn)象30實(shí)驗(yàn)19 熱敏式溫度傳感器33*實(shí)驗(yàn)19 熱敏式溫度傳感器34實(shí)驗(yàn)20 熱敏電阻測溫實(shí)驗(yàn) 35實(shí)驗(yàn)21光電傳感器（反射型）測轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn) 36實(shí)驗(yàn)22直流電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測實(shí)驗(yàn)39實(shí)驗(yàn)23智能傳感器特

3、性實(shí)驗(yàn)47附錄(fl) 產(chǎn)品(chnpn)說明書50概述(i sh)傳感器是機(jī)電一體化中各種設(shè)備和裝置的“感覺器官”，它將各種各樣形態(tài)各異的信息量轉(zhuǎn)換成能夠被直接檢測的信號(hào)。在當(dāng)今信息社會(huì)的時(shí)代，如果沒有傳感器，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將無法發(fā)展。傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)乃至整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占有極其重要的地位。為了適應(yīng)這一時(shí)代發(fā)展的需要，全國各大中專院校及各類職業(yè)技術(shù)學(xué)校都相繼將傳感器教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)，作為電子、電器、測控以及工業(yè)自動(dòng)化類專業(yè)的一門必修課。實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生了解一些電氣設(shè)備和各種非電量電測傳感元件，理解一定的非電量電測技術(shù)，學(xué)會(huì)使用常用的測量儀器儀表，掌握基本的非電量電測方法。要求學(xué)生通

4、過實(shí)際操作，培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立分析和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力，并通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論內(nèi)容的理解。 該實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用于測控技術(shù)與儀器、電子信息、自動(dòng)化等其他相關(guān)專業(yè)。本指導(dǎo)書由傳感器原理課程組編寫，可能存在缺點(diǎn)與不足，希望使用指導(dǎo)書的教師與同學(xué)積極提出批評(píng)與建議，在此表示感謝。實(shí)驗(yàn)(shyn)要求及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)(shyn)要求1、實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，預(yù)習(xí)與本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟(bzhu)，寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。2、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)保持安靜，不得高聲喧嘩和打鬧，不準(zhǔn)抽煙，不準(zhǔn)隨地吐啖，不準(zhǔn)亂拋紙屑雜物，要保持實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備的整齊清潔。3、實(shí)驗(yàn)中必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度和

5、儀器設(shè)備，聽從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師安排，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)禁抄襲。4、愛護(hù)儀器設(shè)備，節(jié)約使用材料；實(shí)驗(yàn)完畢要整理就位，發(fā)現(xiàn)丟失或損壞應(yīng)立即報(bào)告。不準(zhǔn)將任何物品帶出室外。5、必須注意安全，防止人身和設(shè)備事故的發(fā)生。若遇到事故或發(fā)生異?，F(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，及時(shí)向指導(dǎo)教師報(bào)告，并保持現(xiàn)場，不得自行處置。待指導(dǎo)教師查明原因排除故障后，方可繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、程序進(jìn)行充分理解分析，按要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。6、實(shí)驗(yàn)完畢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果須經(jīng)指導(dǎo)教師審閱無誤后方(hufng)可拆線。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室工作人員檢查儀器設(shè)備、工具、材料后，并清理完本實(shí)驗(yàn)臺(tái)及地面衛(wèi)生方可離開。7、實(shí)驗(yàn)(shyn)后要認(rèn)真完成實(shí)

6、驗(yàn)報(bào)告,包括分析(fnx)結(jié)果,處理數(shù)據(jù),繪制曲線及圖表等。注意事項(xiàng)凡屬下列情況之一者，不準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：沒有按要求完成預(yù)習(xí)報(bào)告者；實(shí)驗(yàn)開始遲到十分鐘以上者；遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)程，不愛護(hù)儀器設(shè)備又不聽批評(píng)教育者。實(shí)驗(yàn)1 金屬箔式應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。 2測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。 3測試單臂橋、差分橋的輸出，并比較兩種橋路間的輸出關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：綜合性三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臂、半橋、全橋直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，當(dāng)測件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變

7、片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，其電阻變化率為R/R；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作時(shí)，則電阻變化率為2R/R；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且有R1=R2=R3=R4=R，其電阻變化率為4R/R。由此可見，單臂、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。四、所需單元和部件：CSY傳感器實(shí)驗(yàn)儀、直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電橋、FV表

8、、測微頭、雙平行梁、應(yīng)變片、主副電源、箔式應(yīng)變片阻值：350，應(yīng)變系數(shù)：2。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到2V檔，F(xiàn)V表打到2V檔，差動(dòng)放大器增益打到最大。六、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟：1. 將差動(dòng)放大器調(diào)零：用連線將差動(dòng)放大器的正（）、負(fù)（）、地短接。將差動(dòng)放大器的輸出(shch)端與FV表的輸入插口Vi 相連；開啟(kiq)主副電源；調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕使FV表顯示為零；關(guān)閉主副電源。2根據(jù)圖接線，R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。R4為應(yīng)變片，r及W1為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)測微頭脫離雙平行梁，開啟主副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1，使FV表顯

9、示為零。 圖4. 調(diào)整測微頭使雙平行梁處于水平位置(目測)，旋轉(zhuǎn)測微頭，使梁分別向上和向下移動(dòng)，每隔0.5mm讀一個(gè)數(shù)，將測得數(shù)值填入下表，測量點(diǎn)數(shù)不少于10。然后關(guān)閉主副電源：位移X（mm）電壓V（mv）5. 保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片,即取二片受力方向不同應(yīng)變片，形成半橋。調(diào)節(jié)測微頭使梁到水平位置（目測），調(diào)節(jié)電橋W1使FV表顯示表顯示為零，重復(fù)4過程,同樣測得讀數(shù)，填入下表：位移X（mm）電壓V（mv）6. 保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1，R2兩個(gè)固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片，組橋時(shí)只要掌握對(duì)臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，

10、否則相互抵消，沒有輸出。接成一個(gè)直流全橋，調(diào)節(jié)測微頭使梁到水平位置，調(diào)節(jié)電橋W1同樣使FV表顯示零。重復(fù)4過程，將讀出數(shù)據(jù)填入下表：位移X（mm）電壓V（mv）7. 在同一坐標(biāo)紙上描出V-X曲線，比較(bjio)三種接法的靈敏度。七、注意事項(xiàng)：1. 在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源(dinyun)關(guān)閉。2. 在實(shí)驗(yàn)(shyn)過程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載，應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大。3. 在本實(shí)驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。4. 直流穩(wěn)壓電源不能打的過大，以免損壞應(yīng)變片或造成嚴(yán)重自熱效應(yīng)。5. 接全橋時(shí)請(qǐng)注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題：1. 在同一坐標(biāo)紙上描出V-X曲

11、線，比較三種接法的靈敏度。2. 選擇合適比例，繪出單臂電橋的輸出電壓U0與其所對(duì)應(yīng)的梁端位移x之間的關(guān)系曲線，計(jì)算出靈敏度。3. 在測量數(shù)據(jù)時(shí)，測微頭向上和向下移動(dòng)時(shí)，電路的輸出有何不同？輸入輸出關(guān)系曲線是否重合？為什么？。實(shí)驗(yàn)2 金屬箔式應(yīng)變片交流全橋 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?交流供電的不平衡電橋的工作原理和工作情況。 2了解交流供電的四臂電橋的原理和工作情況。 實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)原理圖2 為交流全橋的一般形式。當(dāng)電橋平衡時(shí)，Z1Z4Z2Z3，電橋輸出為零。若橋臂阻抗相對(duì)變化為 Z1/Z1、 Z2/Z2、 Z3Z3、 Z4/Z4，則電橋的輸出與橋臂阻抗的相對(duì)變化。交流電橋工作時(shí)增大相角差可以提高靈敏度

12、，傳感器最好是純電阻性或純電抗性的。交流電橋只有在滿足輸出電壓的實(shí)部和虛部均為零的條件下才會(huì)平衡。四、所需單元(dnyun)及部件：音頻(ynpn)振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、FV表、雙平行(pngxng)梁、應(yīng)變片、測微頭、主副電源、示波器。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：音頻振蕩器KHz，幅度關(guān)至最小，F(xiàn)V表打到20V檔，差動(dòng)放大器增益旋至最大。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.差動(dòng)放大器調(diào)整為零：將差動(dòng)放大器（）、（）輸入端與地短接，輸出端與F/V表輸入端Vi相連，開啟主、副電源后調(diào)差放的調(diào)零旋鈕使F/V表顯示為零，再將F/V表切換開關(guān)置2V檔，再細(xì)調(diào)差放調(diào)零旋鈕使F/V表顯示為零

13、，然后關(guān)閉主、副電源。2.按圖2接線，圖中R1、R2、R3、R4為應(yīng)變片；W1、W2、C、r為交流電橋調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)，電橋交流激勵(lì)源必須從音頻振蕩器的LV輸出口引入。圖23.用手按住振動(dòng)梁（雙平行梁）的自由端。旋轉(zhuǎn)測微頭使測微頭脫離振動(dòng)梁自由端并遠(yuǎn)離。將F/V表的切換開關(guān)置20V檔，示波器X軸掃描時(shí)間切換到0.1-0.5ms（以合適為宜），Y軸CH1或CH2切換開關(guān)置5V/div，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5KHz，幅度旋鈕置1/4幅度。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡(luò)中的W1和W2，使F/V表和示波器顯示最小，再把F/V表和示波器Y軸的切換開關(guān)分別置2V檔和50mv/div，細(xì)調(diào)W1和W2及差動(dòng)放大器

14、調(diào)零旋鈕，使F/V表的顯示值最小，示波器的波形大致為一條水平線（F/V表顯示值與示波器圖形不完全相符時(shí)二者兼顧即可）。再用手按住梁的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，梁復(fù)原，示波器圖形基本成一條直線。4.在雙平行梁的自由端裝上測微頭，旋轉(zhuǎn)測微頭使F/V表顯示為零，以后每轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭一周即0.5mm，F(xiàn)/V表顯示值記錄下表：位移X（mm）電壓V（mv）5.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕置初始位置。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題：根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出VX曲線，找出線性范圍，計(jì)算靈敏度SVX，并與以前直流全橋?qū)嶒?yàn)結(jié)果相比較。實(shí)驗(yàn)(shyn)3 交流全橋的應(yīng)用振

15、幅(zhnf)測量一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解交流激勵(lì)的金屬箔式應(yīng)變片電橋的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)梁受到不同的頻率信號(hào)激勵(lì)時(shí)，振幅不同，帶給應(yīng)變片的應(yīng)力不同，電橋輸出也不同。若激勵(lì)頻率和梁的固有頻率相同時(shí)，產(chǎn)生諧振，此時(shí)電橋輸出為最大，根據(jù)這一原理可以找出梁的固有頻率。四、所需單元及部件：音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、低頻振蕩器、電壓表、示波器、主副電源、激振線圈。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：音頻振蕩器5KHz，低頻振蕩器頻率旋鈕置5Hz左右，幅度置最小，差放增益置最大，主副電源關(guān)閉。六、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟：1.按圖2接線，并且(bngqi)

16、保持實(shí)驗(yàn)、的步驟(bzhu)。2.關(guān)閉主副電源，將低頻振蕩器的輸出Vo引入激振線圈的一端，激振線圈的另一端接地，低頻振蕩器的幅度旋鈕置中間位置，開啟主副電源，雙平行梁在振動(dòng)，慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率旋鈕，使梁振動(dòng)比較明顯，如梁振幅不夠大，可調(diào)大低頻振蕩器的幅度。3.將示波器的X軸掃描旋鈕切換到0.1ms/div級(jí)檔，Y軸切換到50mv/div或0.1v/div，分別觀察差放輸出端、相敏檢波器輸出端、低通濾波器輸出端的波形。并描出各級(jí)波形。改變低頻震蕩器頻率f（3-20Hz），測得相應(yīng)的電壓峰峰值（低通濾波器輸出Vp-p），填入下表。畫出f-Vp-p曲線。f（Hz）3571012151720Vp-

17、p（mv）做完以上實(shí)驗(yàn)，可反復(fù)調(diào)節(jié)線路中的各旋鈕,用示波器觀察各輸出環(huán)節(jié)波形的變化，加深實(shí)驗(yàn)體會(huì)并了解各旋鈕的作用。4.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。七、思考題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出畫出f-Vp-p曲線。實(shí)驗(yàn)4 交流全橋的應(yīng)用電子秤之一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣鞴╇姷慕饘俨綉?yīng)變片電橋的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理：即交流全橋測量原理。通過對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量的對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即可成為一臺(tái)原始電子秤。四、所需單元及部件：音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、低通濾波器、FV表、砝碼、主副電源、雙平行梁、應(yīng)變片。五、實(shí)驗(yàn)步

18、驟：1.差動(dòng)放大器調(diào)整為零，將差動(dòng)放大器（）、（）輸入端與地短接，輸出端與FV表 輸入端Vi相連，開啟主、副電源后調(diào)差放的調(diào)零旋鈕使FV表顯示為零，再將FV表切換開關(guān)置檔，再細(xì)調(diào)差放調(diào)零旋鈕使FV表顯示為零，然后關(guān)閉主、副電源。2.按圖2接線(ji xin)，圖中R1、R2、R3、R4為應(yīng)變(yngbin)片；W1、W2、C、r為交流電橋調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)(wnglu)，電橋交流激勵(lì)源必須從音頻振蕩器的LV輸出口引入。3.按住振動(dòng)梁（雙平行梁）的自由端。旋轉(zhuǎn)測微頭使測微頭振動(dòng)梁自由端并遠(yuǎn)離。將FV表的切換開關(guān)置20V檔，示波器X軸掃描時(shí)間切換到0.1-0.5ms，Y軸CH1或CH2切換開關(guān)置5V/d

19、iv，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5KHz，幅度旋鈕置1/4幅度。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡(luò)中的W1和W2，使FV表和示波器,顯示最小，再把FV表和示波器Y軸的切換開關(guān)分別置2V檔和50mv/div，細(xì)調(diào)W1和W2及差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕，使FV表的顯示值最小，示波器的波形為一條水平線（FV表顯示值與示波器圖形不完全相符時(shí)二者兼顧即可）?，F(xiàn)用手按住梁的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形：放手后，梁復(fù)原，示波器圖形基本成一條直線，否則調(diào)節(jié)W1和W2。4.在梁的自由端加所有砝碼，調(diào)節(jié)差放增益旋鈕，使FV表顯示對(duì)應(yīng)的量值，去除所有砝碼，調(diào)W1使FV表顯示零，這樣重復(fù)幾次即

20、可。5.在梁自由端（磁鋼處）逐一加上砝碼，把FV表的顯示值填入下表。作出V-W關(guān)系曲線，并計(jì)算靈敏度S=VW，V為電壓變化率，W為相應(yīng)的重量變化率。重量W(g)電壓V(mv)6.梁自由端放上一個(gè)重量未知的重物，記錄FV表的顯示值，得出未知重物的重量7.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。六、注意事項(xiàng)：砝碼和重物應(yīng)放在梁自由端的磁鋼上的同一點(diǎn)。七、思考題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出V-W關(guān)系曲線，并計(jì)算靈敏度S=VW。2.要將這個(gè)電子秤方案投入實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)如何改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)5 差動(dòng)變壓器性能及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)及原理。 2了解音頻振蕩器、移相器、相敏檢波器

21、、低通濾波器等單元的作用。3了解如何用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)線路對(duì)殘余電壓進(jìn)行補(bǔ)償。 4了解差動(dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：綜合性三、實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成(z chn)。初組線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。差動(dòng)變壓器是開磁路，工作是建立在互感(hgn)基礎(chǔ)上，其原理及輸出特性見圖3所示。圖3 變壓器原理圖差動(dòng)變壓器的工作原理是建立(jinl)在互感的基礎(chǔ)上，當(dāng)外面非電量變化，引起銜鐵在螺線管中的位置發(fā)生變化，導(dǎo)致初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈的互感系數(shù)發(fā)生變化，從而使兩次級(jí)線圈上感應(yīng)的

22、電壓發(fā)生變化。又因?yàn)閮纱渭?jí)線圈是反向串接的，輸出電壓是兩個(gè)次級(jí)所感應(yīng)的電壓之差。由于差動(dòng)變壓器二只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性，二次級(jí)的不均勻、不一致，鐵芯BH特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零，稱其為零點(diǎn)殘余電壓。四、所需單元及部件：測微頭、主副電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺(tái)、電橋、差動(dòng)放大器、雙線示波器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、FV表、音頻振蕩器、低頻振蕩器、激振器。五、有關(guān)旋鈕初始位置：音頻振蕩器4KHz8KHz之間，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/div ,第二通道靈敏度10mv/div，觸發(fā)選擇打到第一通道，主、副電源

23、關(guān)閉。差動(dòng)放大器的增益旋到最大。低頻振蕩器頻率鈕置最小，幅值鈕置中。六、實(shí)驗(yàn)步驟：（一）差動(dòng)變壓器性能檢測1.根據(jù)圖4接線，將差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器（必須LV輸出）、雙線示波器連接起來，組成一個(gè)測量線路。開啟主、副電源，將示波器探頭分別接至差動(dòng)變壓器的輸入端和輸出端，觀察差動(dòng)變壓器源邊線圈音頻振蕩器激勵(lì)信號(hào)峰峰值為2V。圖42.轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭使測微頭與振動(dòng)平臺(tái)吸合。再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭mm，使振動(dòng)平臺(tái)往上位移。3.往下旋動(dòng)測微頭，使振動(dòng)(zhndng)平臺(tái)產(chǎn)生位移。每位移0.2mm，用示波器讀出差動(dòng)變壓器輸出端的峰峰值填入下表，根據(jù)所得(su d)數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度S。SVX（式中V為電壓(diny)變化

24、，X為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化），作出VX關(guān)系曲線。X（mm）54.84.60.20-0.2-4.8-5Vop-p(mv)（二）差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償1.接圖5接線，音頻振蕩必須從LV插口輸出，W1，W2，r,C為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。圖52. 開啟主副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振蕩器幅度鈕使示波器一通道顯示出為2伏峰峰值。調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率，使示波器二通道波形不失真。3. 調(diào)整測微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。4. 依次調(diào)整W1，W2，使輸出電壓進(jìn)一步減小，必要時(shí)重新調(diào)節(jié)測微頭，盡量使輸出電壓最小。5. 將二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注意與激勵(lì)電壓波形相比較。經(jīng)過補(bǔ)償后的

25、殘余電壓波形為 波形，這說明波形中有 分量。6.經(jīng)過補(bǔ)償后的殘余電壓大小：V殘余p-pVop-p/100,與實(shí)驗(yàn)十未經(jīng)補(bǔ)償殘余電壓相比較。7.實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉主、副電源。注意事項(xiàng)：1. 由于該補(bǔ)償線路要求差動(dòng)變壓器的輸出必須懸浮。因此次級(jí)輸出波形難以用一般示波器來看，要用差動(dòng)放大器使雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出。2.音頻信號(hào)必須從LV插口引出。（三）差動(dòng)變壓器在振動(dòng)測量中的應(yīng)用1.按圖6接線，調(diào)節(jié)測微頭遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)（不用測微頭）,將低頻振蕩器輸出Vo接入激振振動(dòng)臺(tái)線圈一端，線圈另一端接地，開啟主副電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度鈕置中，頻率從最小慢慢調(diào)大，讓振動(dòng)臺(tái)起振并振動(dòng)幅度適中（如振動(dòng)幅度太小可調(diào)大幅度旋

26、鈕）圖62.將音頻(ynpn)鈕置5KHz，幅度(fd)鈕置2Vp-p。用示波器觀察各單元即：差放、檢波(jinb)、低通輸出的波形（示波器X軸掃描為510ms/div，Y軸CH1或CH2旋鈕打到0.2-2V）。3.保持低頻振蕩器的幅度不變，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率，用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰峰電壓值記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：f(Hz)34567810122025Vp-p(V)4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的振幅頻率(幅頻)特性曲線，指出振動(dòng)平臺(tái)自振頻率（諧振頻率）的大致值。5.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。注意事項(xiàng)：適當(dāng)選擇低頻激振電壓，以免振動(dòng)平臺(tái)在自振頻率附近振幅過大。七、思考：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，

27、指出線性范圍。2.當(dāng)差動(dòng)變壓器中磁棒的位置由上到下變化時(shí)，雙線示波器觀察到的波形相位會(huì)發(fā)生怎樣的變化？3.用測微頭調(diào)節(jié)振動(dòng)平臺(tái)位置，使示波器上觀察到的差動(dòng)變壓器的輸出端信號(hào)為最小，這個(gè)最小電壓稱作什么？由于什么原因造成？實(shí)驗(yàn)6 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定（靜態(tài)位移性能）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(dòng)變壓器測量(cling)系統(tǒng)的組成。 2了解差動(dòng)變壓器測量系統(tǒng)的標(biāo)定(bio dn)方法。 二、實(shí)驗(yàn)(shyn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成。初組線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。差動(dòng)

28、變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上，其原理及輸出特性見圖7所示。圖7 變壓器原理圖四、所需單元及部件：音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、差動(dòng)變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、測微頭、電橋、F/V表、示波器、主副電源。五、有關(guān)旋鈕初始位置：音頻振蕩4KHz8KHz，差動(dòng)放大器的增益打到最大，F(xiàn)V表置2V檔，主、副電源關(guān)閉。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按圖6接好線路。2. 裝上測微頭，上下調(diào)整使差動(dòng)變壓器鐵芯處于線圈的中段位置。3. 開啟主、副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕，使激勵(lì)電壓幅峰峰值為2V。4. 利用示波器和電壓表，調(diào)整各調(diào)零及平衡電位器，使電壓表指示為零。5. 給梁一個(gè)較大的位移，調(diào)

29、整移相器，使電壓表指示為最大，同時(shí)可用示波器觀察相敏檢波器的輸出波形。6.旋轉(zhuǎn)測微頭，每隔0.1mm讀數(shù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表，作出V-X曲線，并求出靈敏度。X（mm）V（mv）實(shí)驗(yàn)(shyn)7 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用電子秤之二一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解(lioji)差動(dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理：即差動(dòng)變壓器的靜態(tài)位移性能。通過對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量的對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即可成為一臺(tái)原始電子秤。四、所需單元及部件：音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、FV表、電橋、砝碼、振動(dòng)平臺(tái)、主副電源。五、有關(guān)旋鈕初始位置：音頻振

30、蕩器5KHz、FV表打到2V檔。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.按圖8接線并調(diào)整好電路各個(gè)部分的零位。圖82.開啟主、副電源，利用示波器觀察調(diào)節(jié)音頻振蕩器的幅度鈕,使音頻振蕩器的輸出為峰一峰值2V。3. 將測量系統(tǒng)調(diào)零（與實(shí)驗(yàn)1相同）。4.適當(dāng)調(diào)整差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，使在秤重平臺(tái)上放上所有砝碼時(shí)電壓表指示不溢出。5.去掉砝碼，必要的話將系統(tǒng)重新調(diào)零。然后逐個(gè)加上砝碼，讀出表頭讀數(shù) ，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表：W（g）Vp-p(V)6.去掉砝碼，在平臺(tái)上放一個(gè)重量未知的重物，記下電壓表讀數(shù)。關(guān)閉主、副電源。7. 利用所得數(shù)據(jù)，求得系統(tǒng)靈敏度及重物的重量。七、注意事項(xiàng)：1. 砝碼不宜太重，以免梁端位移過大。2.

31、 砝碼應(yīng)放在平臺(tái)中間部位，為使操作方便，可將測微頭卸掉。實(shí)驗(yàn)(shyn)8 差動(dòng)螺管式電感(din n)傳感器的靜態(tài)位移性能一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解差動(dòng)螺管式傳感器的原理二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)三、所需單元及部件：音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低頻濾波器、電壓表、測微頭、示波器、差動(dòng)變壓器二組次級(jí)線圈與鐵芯、主副電源。四、有關(guān)旋鈕的初始位置：音頻振蕩器5KHz，幅度旋到適中位置，差動(dòng)放大器增益適當(dāng)，主、副電源關(guān)閉。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1.按圖15接線，組成一個(gè)電感電橋測量系統(tǒng)。差放先調(diào)零，增益適當(dāng)大一些。圖152. 裝上測微頭，調(diào)整鐵芯到中間位置。3. 開啟主、副電源，音頻

32、振蕩器頻率置5-8KHz之間，以差放輸出波形不失真為好，音頻幅度為2Vp-p。用類似于實(shí)驗(yàn)十三的方法，利用示波器和電壓表，調(diào)整各平衡及調(diào)零旋鈕，使F/V表讀數(shù)為零（F/V表始終調(diào)不到零，說明差動(dòng)變壓器的鐵芯不處在中間位置，可適當(dāng)調(diào)節(jié)測微頭）。4.給振動(dòng)平臺(tái)一個(gè)大位移，從相敏檢波器處觀察示波器是否有幅值變化。調(diào)節(jié)移相器旋鈕，使波形形成為全波整流的00或1800，然后接上測微頭，轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，同時(shí)記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表：位移X（mm）電壓V（mV）作出V-X曲線，計(jì)算出靈敏度，比較此實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)十六的異同。5. 根據(jù)圖15的結(jié)構(gòu)，將差動(dòng)螺管式電感傳感器，音頻振蕩器，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)，差動(dòng)放大器，相敏檢波器

33、，移相器，低通濾波器連接起來，組成一個(gè)測量電路。將示波器探頭分別接至差動(dòng)放大器的輸出端和相敏檢波器的輸出端。6.轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離，（使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住，這時(shí)振動(dòng)平臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)），開啟主、副電源。7.調(diào)整電橋(din qio)平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器W1和W2，使差動(dòng)放大器的輸出端輸出的信號(hào)最小，這時(shí)差動(dòng)放大器的增益旋鈕旋至最大。（如果電橋平衡網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不過零，則需要調(diào)整電感中鐵芯上下的位置）8.為了使相敏檢波器輸出端的兩個(gè)半波的基準(zhǔn)一致，可調(diào)整(tiozhng)差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器。將低頻振蕩器輸出接入激振線圈。9.調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率(pnl)旋鈕、幅度旋鈕固定至某一位

34、置，使梁產(chǎn)生上下振動(dòng)。10.調(diào)整移相器上的移相電位器，使得相敏檢波器輸出端的波形如圖16所示。 圖1611.將示波器探頭換接至低通濾波器的輸出端。 12.調(diào)節(jié)頻率，調(diào)節(jié)時(shí)可用頻率表監(jiān)測頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表，并作幅頻特性曲線，關(guān)閉主、副電源。f（Hz）102030Vo（pp）注意事項(xiàng)：1. 此實(shí)驗(yàn)只用原差動(dòng)變壓器的兩次線圈，注意接法。2. 音頻振蕩器必須從LV插口輸出。3.實(shí)驗(yàn)中，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器W1和W2要配合調(diào)整。4.實(shí)驗(yàn)中，為了便于觀察，需要調(diào)整示波器的靈敏度。思考題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：作出V-X曲線，計(jì)算出靈敏度。并分析差動(dòng)電感傳感器的誤差及線性度。本實(shí)驗(yàn)中可代替電阻R1、R

35、2作為平衡臂的元件還有哪些？為什么采用相敏檢波測量電路能夠?qū)崿F(xiàn)測量電壓，鑒別相位及消除零點(diǎn)殘余電壓這三個(gè)目的？為何要移相器對(duì)音頻振蕩器的輸出移相后再作為參考電壓輸入到相敏檢波器？相移的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)十三比較相似，請(qǐng)指出它們的各自特點(diǎn)。研究差動(dòng)螺管式電感傳感器的頻率特性時(shí)，為何要保持音頻振蕩器輸出電壓的幅值？*實(shí)驗(yàn)(shyn)8差動(dòng)螺線管電感式傳感器特性實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：通過該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握差動(dòng)式測量電路的使用方法(fngf)和螺線管電感式傳感器的特性。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)要求：1參考差動(dòng)變壓器的實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)差動(dòng)螺線管電感式傳感器的測量線路，并進(jìn)行位移

36、測量。2寫出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行列表、分析、計(jì)算，畫出其XV曲線。3從理論和實(shí)際測試系統(tǒng)兩個(gè)方面找出產(chǎn)生誤差的原因。4在進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作前先擬定實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師審核通過后方能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作。四、可供實(shí)驗(yàn)設(shè)備：音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低頻濾波器、電壓表、測微頭、示波器。實(shí)驗(yàn)(shyn)9 電渦流(wli)式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解電渦流式傳感器的原理及工作性能二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理電渦流傳感器由平面線圈和框架組成，它和被測體兩部分組成測試系統(tǒng)。當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，與其平行的金屬片上產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響

37、線圈的阻抗Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率、導(dǎo)頻率、厚度、溫度以及與線圈的距離X有關(guān)，當(dāng)平面線圈、被測體（渦流片）、激勵(lì)源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗Z只與X距離有關(guān)，將阻抗變化經(jīng)渦流變換器變換成電壓V輸出，則輸出電壓是距離X的單值函數(shù)。四、所需單元及部件：渦流變換器、FV表、測微頭、鐵測片、渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、主副電源。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1.裝好傳感器（傳感器對(duì)準(zhǔn)鐵測片安裝）和測微頭。2.觀察傳感器的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)扁平線圈。3.用導(dǎo)線將傳感器接入渦流變換器輸入端，將輸出端接至FV表，電壓表置于20V檔，見圖9，開啟主、副電源。圖94.用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形。如發(fā)現(xiàn)沒

38、有振蕩波形出現(xiàn)，再將被測體移開一些?？梢?，波形為 波形，示波器的時(shí)基為 s/cm，故振蕩頻率約為 。5.適當(dāng)調(diào)節(jié)傳感器的高度，使其與被測鐵片接觸，從此開始讀數(shù)，記下示波器及電壓表的數(shù)值，填入下表。建議每隔0.10mm讀數(shù)，到線性嚴(yán)重變壞為止。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在坐標(biāo)紙上畫出VX曲線，指出大致的線性范圍，求出系統(tǒng)靈敏度。（最好能用誤差理論的方法求出線性范圍內(nèi)的線性度、靈敏度）?？梢?，渦流傳感器最大的特點(diǎn)是 ，傳感器與被測體間有一個(gè)最佳初始工作點(diǎn)。這里采用的變換電路是一種 。實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源。X(mm)Vp-p(v)V(v)六、注意事項(xiàng)：被測體與渦流(wli)傳感器測試探頭平面盡量平行，并將探頭

39、盡量對(duì)準(zhǔn)被測體中間，以減少渦流損失。實(shí)驗(yàn)(shyn)10 被測體材料對(duì)電渦流(wli)傳感器特性的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獗粶y體材料對(duì)渦流傳感器性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理：渦流效應(yīng)與金屬被測導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率有關(guān)，電導(dǎo)率越高，靈敏度也越高。因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。四、所需單元及部件：渦流傳感器、渦流變換器、鐵測片、FV表、測微頭、鋁測片、振動(dòng)臺(tái)、主副電源。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1.安裝好渦流傳感器，調(diào)整好位置。裝好測微頭。2.按圖9接線，檢查無誤，開啟主、副電源。3.從傳感器與鐵測片接觸開始，旋動(dòng)測微頭改變傳感器與被測體的距離，記錄FV表讀數(shù)，到出現(xiàn)明顯的非線性為止，然后

40、換上鋁測片重復(fù)上述過程，結(jié)果填入下表（建議每隔0.05mm讀數(shù)）：X(mm)V鋁(v)V鐵(v)根據(jù)所得結(jié)果，在同一坐標(biāo)紙上畫出被測體為鋁和鐵的兩條VX曲線，照實(shí)驗(yàn)十七的方法計(jì)算靈敏度與線性度，比較它們的線性范圍和靈敏度。關(guān)閉主、副電源?？梢?，這種電渦流式傳感器在被測體不同時(shí)必須重新進(jìn)行 工作。六、注意事項(xiàng)：1.傳感器在初始時(shí)可能為出現(xiàn)一段死區(qū)。2.此渦流變換線路屬于變頻調(diào)幅式線路，傳感器是振蕩器中一個(gè)元件，因此材料與傳感器輸出特性之間的關(guān)系與定頻調(diào)幅式線路不同。七、實(shí)驗(yàn)思考題：鋁測片和鐵測片哪一個(gè)的靈敏度高，為什么？實(shí)驗(yàn)(shyn)11電渦流式傳感器的應(yīng)用(yngyng)振幅測量一、實(shí)驗(yàn)(s

41、hyn)目的：了解電渦流式傳感器測量振動(dòng)的原理和方法二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理 電渦流傳感器振動(dòng)測量的原理：由于振動(dòng)，使平面線圈與被測體的相對(duì)距離發(fā)生周期性的變化，引起被測體上的渦流量發(fā)生周期性的變化，導(dǎo)致線圈的阻抗發(fā)生周期性的變化，經(jīng)過渦流變換器使之轉(zhuǎn)換成周期性的電壓變化。四、所需單元及部件：電渦流傳感器、渦流變換器、差動(dòng)放大器、電橋、鐵測片、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、激振線圈、FV表、示波器、主副電源。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：差動(dòng)放大器增益置最?。鏁r(shí)針到底），直流穩(wěn)壓電源置4V檔。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.轉(zhuǎn)動(dòng)測微器，將振動(dòng)平臺(tái)中間的磁鐵與測微頭分離，使梁振動(dòng)時(shí)不至于再被吸?。ㄟ@時(shí)振動(dòng)臺(tái)處

42、于自由靜止?fàn)顟B(tài)），適當(dāng)調(diào)節(jié)渦流傳感器頭的高低位置（目測），以實(shí)驗(yàn)十七的結(jié)果（線性范圍的中點(diǎn)附近為佳）為參考。2.根據(jù)圖10的電路結(jié)構(gòu)接線，將渦流傳感器探頭、渦流變換器、電橋平衡網(wǎng)絡(luò)、差動(dòng)放大器、 FV表、直流穩(wěn)壓電源連接起來，組成一個(gè)測量線路（這時(shí)直流穩(wěn)壓電源應(yīng)置于4V檔），F(xiàn)V表置20V檔,開啟主、副電源。圖103.調(diào)節(jié)電橋(din qio)網(wǎng)絡(luò)，使電壓表讀數(shù)為零。4.去除(q ch)差動(dòng)放大器與電壓表連線，將差動(dòng)放大器的輸出與示波器連起來，將FV表置2V檔，并將低頻振蕩器的輸出端與頻率(pnl)表的輸入端相連。5.固定低頻振蕩器的幅度旋鈕至某一位置（以振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)不碰撞其他部件為好），調(diào)節(jié)

43、頻率，調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表監(jiān)測頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表，關(guān)閉主、副電源。f（Hz）325V（p-p）七、思考題：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的自振頻率大致為多少？2.如果已知被測梁振幅為0.2mm，傳感器是否一定要安裝在最佳工作點(diǎn)？3.如果此傳感器僅用來測量振動(dòng)頻率，工作點(diǎn)問題是否仍十分重要？實(shí)驗(yàn)12電渦流傳感器應(yīng)用電子秤之三一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳器在靜態(tài)測量中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理：即電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定原理。通過對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量的對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即可成為一臺(tái)原始電子秤。四、所需單元及部件：渦流傳感器、渦流變換器、FV

44、表、砝碼、差動(dòng)放大器、電橋、鐵測片、主、副電源。五、有關(guān)旋鈕初始位置：電壓表置20V檔，差動(dòng)放大器增益旋至最小。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.按圖10的電路接線。2.調(diào)整傳感器的位置，使其處于線性范圍的終點(diǎn)距離附近處（與被測體之間的距離為線性終端處附近，目測）。3.開啟主、副電源，調(diào)整電橋單元上的電位器W1，使電壓表為零。4.在平臺(tái)上放上砝碼，讀出表頭指示值，填入下表：W(g)V(v)5.在平臺(tái)上放一重物，記上電壓表讀,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出VW曲線，計(jì)算靈敏度及重物的重量。說明：差動(dòng)放大器的增益適當(dāng)，視指示而定。七、注意事項(xiàng)：1.砝碼重物不得使位移超出線性范圍。2.做此實(shí)驗(yàn)應(yīng)與電子秤之一、之二相比較。實(shí)驗(yàn)(s

45、hyn)13 霍爾式傳感器的特性(txng)直流激勵(lì)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的： 了解霍爾式傳感器的原理與特性。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理霍爾式傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時(shí)，霍爾元件就有電勢輸出?；魻栐谔荻却艌鲋猩稀⑾乱苿?dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。四、所需單元及部件：霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、FV表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭、振動(dòng)平臺(tái)、主副電源。五、有關(guān)旋鈕初始位置：差動(dòng)放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置20V檔，直流穩(wěn)壓電源置2V檔，主、副電源關(guān)閉。

46、六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)儀上的安裝位置，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)。霍爾片安裝在實(shí)驗(yàn)儀的振動(dòng)圓盤上，兩個(gè)半圓永久磁鋼固定在實(shí)驗(yàn)儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器。2.開啟主、副電源，將差動(dòng)放大器調(diào)零后，增益置最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖11接線，W1、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖113.裝好測微頭，調(diào)節(jié)測微頭與振動(dòng)臺(tái)吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼(c n)上下正中位置。4.開啟(kiq)主、副電源，調(diào)整(tiozhng)W1使電壓表指示為零。5.上下旋動(dòng)測微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.5mm讀一個(gè)數(shù)，將讀數(shù)填入下表：X(mm)V(V)關(guān)閉主、副電源?？梢?，本實(shí)驗(yàn)測出的實(shí)際

47、上是磁場情況，磁場分布為梯度磁場，位移測量的線性度、靈敏度與磁場分布有很大關(guān)系。6.實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。七、注意事項(xiàng)：1.由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。2.一旦調(diào)整好后，測量過程中不能移動(dòng)磁路系統(tǒng)。3.激勵(lì)電壓不能過大，以免損壞霍爾片。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題作出VX曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。圖中W1起什么作用？實(shí)驗(yàn)(shyn)14 霍爾式傳感器的應(yīng)用(yngyng)電子秤之四一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解霍爾式傳感器在靜態(tài)測量中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、 實(shí)驗(yàn)原理：即霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性原理。通過對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓

48、值為重量的對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即可成為一臺(tái)原始電子秤。四、所需單元及部件：霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、電橋、砝碼、FV表、主副電源、振動(dòng)平臺(tái)。五、有關(guān)旋鈕初始位置：直流穩(wěn)壓電源2V，F(xiàn)V表2V檔，主、副電源關(guān)閉。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.開啟主、副電源，將差動(dòng)放大器調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。2.調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。3.按圖11接線，開啟主、副電源，將系統(tǒng)調(diào)零。4.差動(dòng)放大器增益調(diào)至最小位置，然后不再改變。5.在稱重平臺(tái)上放上砝碼，填入下表：W(g)V(v) 6.在平面上放一個(gè)未知重量之物，記下表頭讀數(shù)。七、注意事項(xiàng)：1.此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以砝碼和

49、重物不應(yīng)太重。2.砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出VW曲線，求得未知重量。由于霍爾傳感器的線性范圍較小，稱重時(shí)應(yīng)注意什么問題？實(shí)驗(yàn)(shyn)15 壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)(xingyng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：1掌握壓電式傳感器的原理。 2理解壓電式傳感器的外形和特性。 3了解壓電加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器（發(fā)電型傳感器）。壓電傳感元件是力敏感元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量的電測。四、所需單元及設(shè)備：低頻振蕩器、電荷放大器、低通濾波器、單芯

50、屏蔽線、壓電傳感器、雙線示波器、激振線圈、磁電傳感器、F/V表、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小，F(xiàn)V表置2KHz檔。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.觀察壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖12的電路結(jié)構(gòu)，將壓電式傳感器，電荷放大器，低通濾波器，雙線示波器連接起來，組成一個(gè)測量線路。并將低頻振蕩器的輸出端與頻率表的輸入端相連。圖122.將低頻振蕩(zhndng)信號(hào)接入振動(dòng)臺(tái)的激振線圈。3.調(diào)整好示波器，低頻振蕩器的幅度旋鈕(xun ni)固定至適中(shzhng)，測微頭移開平行梁，低頻振蕩信號(hào)接入激振線圈，調(diào)節(jié)頻率，調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表（打在2K檔）監(jiān)測頻率，用示波器讀出峰峰值

51、填入下表：f(Hz)571215172025V(p-p)七、思考：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的自振頻率大致多少？2.試回答壓電式傳感器的特點(diǎn)。比較磁電式傳感器輸出波形的相位差大致為多少？為什么？實(shí)驗(yàn)16 壓電傳感器的引線電容對(duì)電壓放大器的影響、電荷放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證引線電容對(duì)電壓放大器的影響。了解電荷放大器的原理和使用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)原理壓電傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：一是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出；二是放大壓電傳感器輸出的弱信號(hào)。根據(jù)壓電傳感器的工作原理及其等效電路，它的輸出可以是電壓信號(hào)也可以是電荷信號(hào)。因此設(shè)計(jì)前置放大器也有兩種形式：一種是電壓放大

52、器，其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。四、所需單元及部件：低頻振蕩器、電壓放大器、電荷放大器、低通濾波器、相敏檢波器、F/V表、單芯屏蔽線、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓源、雙線示波器。五、有關(guān)旋鈕的初始位置：按下低頻振蕩器的振動(dòng)控制開關(guān)，低頻蕩器的幅度旋鈕置于最小 ，F(xiàn)/V表置V表20V檔，差動(dòng)放大器增益旋鈕至最小，直流穩(wěn)壓電源輸出置于4V檔。六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.按圖13接線(ji xin)，注意低頻振蕩器的頻率應(yīng)打在530Hz，相敏檢波器參考電壓應(yīng)從(yn cn)直流輸入(DC)插口輸入(shr)，差動(dòng)放大器的增益旋鈕旋到適中。直流穩(wěn)壓電源

53、打到2V檔。圖132.示波器的兩個(gè)通道分別接到差動(dòng)放大器和相敏檢波器的輸出端。3.開啟電源，觀察示波器上顯示的波形，調(diào)節(jié)低頻振蕩器為諧振頻率時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度旋鈕或W1，使差動(dòng)放大器的輸出波形較大且沒有明顯的失真。改變低頻振蕩器的頻率，觀察相敏檢波器輸出波形為00或1800，900和-900，分別記錄頻率大小。4.將屏蔽線換為導(dǎo)線，觀察差放輸出波形有無干擾，將導(dǎo)線加長，觀察差放輸出波形峰值有無減少。6.將電壓放大器換成電荷放大器，重復(fù)4步驟。七、注意事項(xiàng)：1.低頻振蕩器的幅度要適當(dāng)，以免引起波形失真。2.梁振動(dòng)時(shí)不應(yīng)發(fā)生碰撞，否則將引起波形畸變，不再是正弦波。3.由于梁的相頻特性影響

54、，壓電式傳感器的輸出與激勵(lì)信號(hào)一般不為180，故表頭有較大跳動(dòng)，此時(shí)，可以適當(dāng)改變激勵(lì)信號(hào)頻率，使相敏檢波輸出的兩個(gè)半波盡可能平衡，以減少電壓表跳動(dòng)。八、思考：1.相敏檢波器輸入含有一些直流成份與不含直流成份對(duì)電壓表讀數(shù)是否有影響，為什么？2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算靈敏度的相對(duì)變化值，比較電壓放大器和電荷放大器受引線電容的影響程度，并解釋原因？3.根據(jù)所得數(shù)據(jù)，結(jié)合壓電傳感器原理和電壓、電荷放大器原理，試回答引線分布電容對(duì)電壓放大器和電荷放器性能有什么影響？4.如何用壓電傳感器進(jìn)行頻率測量？實(shí)驗(yàn)(shyn)17差動(dòng)變面積式電容傳感的靜態(tài)(jngti)及動(dòng)態(tài)特性一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解差動(dòng)變面

55、積式電容傳感器的原理及其特性。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性三、實(shí)驗(yàn)原理電容式傳感器有多種形式，本儀器中是差動(dòng)變面積式。傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、下改變位置，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為差動(dòng)電容。經(jīng)過電容變換器，將電容的變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓變化。如將上層定片與動(dòng)片形成的電容定為CX1，下層定片與動(dòng)片形成的電容定為CX2，當(dāng)將CX1和CX2接入橋路作為相鄰兩臂時(shí)，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。四、所需單元及部件：電容傳感器、電壓放大器、低通濾波器、FV表、激振器、示波器五、有關(guān)旋鈕的初始位置：差動(dòng)放大器增益旋鈕置于

56、中間，F(xiàn)V表置于表20V檔，六、實(shí)驗(yàn)步驟：1.按圖14接線。差放調(diào)零，并調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使低通濾波器輸出為零。圖142.調(diào)節(jié)(tioji)電容變換器的輸出電位器，使其輸出處于最大值，調(diào)節(jié)差放的調(diào)零電位器使FV表為零。3.裝上測微頭并調(diào)節(jié)(tioji), 使FV表為零。轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)測微頭每次0.5mm，記下此時(shí)測微頭的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù)，直至電容動(dòng)片與上（或下）靜片復(fù)蓋面積最大為止。X(mm)V(mv)退回測微頭至初始位置。并開始以相反方向旋動(dòng)。同上法，記下X(mm)及 V(mv)值。4.計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S。S=VX（式中V為電壓變化，X為相應(yīng)的梁端位移變化），并作出關(guān)系曲線。X(mm)

57、V(mv)5.卸下測微頭，斷開電壓表，接通激振器，幅度擰到最小，輸出接激振線圈I，用示波器觀察輸出波形，并記錄振幅最大時(shí)的頻率。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題：1處理數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)靈敏度，并分析誤差。2簡述變間隙式和變介電常數(shù)式傳感器的工作原理及相應(yīng)的測量電路。3 變間隙式和變面積式電容傳感器哪一種類型的線性度更好一些？后者的非線性注意來源于哪些因素？若d并非最小，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)不會(huì)產(chǎn)生明顯影響？為什么？實(shí)驗(yàn)(shyn)18 熱電偶原理(yunl)及現(xiàn)象 一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：了解熱電偶的原理及現(xiàn)象二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：綜合性三、實(shí)驗(yàn)原理 熱電偶的基本工作原理是熱電效應(yīng)，當(dāng)其熱端和冷端的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生

58、熱電動(dòng)勢。通過測量此電動(dòng)勢即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度（一般固定冷端為室溫或0），則另一端的溫度就可知，從而實(shí)現(xiàn)溫度的測量。本儀器中熱電偶為銅-康銅熱電偶。四、所需單元及附件：15V不可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、FV表、加熱器、熱電偶、水銀溫度計(jì)（自備）、主副電源五、旋鈕初始位置：FV表切換開關(guān)置2V檔，差動(dòng)放大器增益最大。六、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟：1.了解熱電偶原理：二種不同的金屬導(dǎo)體互相焊接成閉合(b h)回路時(shí)，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，產(chǎn)生電流的電動(dòng)勢叫做熱電勢。通常把兩種不同金屬的這種組合稱為熱電偶。具體熱電偶原理參考教課書。2.解熱電偶在

59、實(shí)驗(yàn)儀上的位置及符號(hào)，（參見附錄）實(shí)驗(yàn)儀所配的熱電偶是由銅康銅組成(z chn)的簡易熱電偶，分度號(hào)為T。實(shí)驗(yàn)儀有二個(gè)熱電偶，它封裝在雙平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中間二根細(xì)金屬絲焊成的一點(diǎn)，就是熱電偶）和下片梁的下表面，二個(gè)熱電偶串聯(lián)在一起,產(chǎn)生熱電勢為二者的總和。3.按圖15接線、開啟主、副電源，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕，使FV表顯示零，記錄下自備溫度計(jì)的室溫。圖154.將15V直流電源接入加熱器的一端，加熱器的另一端接地，觀察FV表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)記錄下FV表顯示的讀數(shù)E。5.用自備的溫度計(jì)測出上梁表面熱電偶處的溫度t并記錄下來。（注意：溫度計(jì)的測溫探頭不要觸到應(yīng)變片，

60、只要觸及熱電偶處附近的梁體即可）。6.根據(jù)熱電偶的熱電勢與溫度之間的關(guān)系式：Eab(t,to)=Eab(t,tn)+Eab(tn,to)其中：t 熱電偶的熱端（工作端或稱測溫端）溫度。 tn熱電偶的冷端（自由端即熱電勢輸出端）溫度也就是室溫。 to0（1）熱端溫度為t,冷端溫度為室溫時(shí)熱電勢Eab(t,tn)=(f/v表顯示讀數(shù)E)/(100*2)(100為差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，2為二個(gè)熱電偶串聯(lián))。（2）熱端溫度為室溫，冷端溫度為0時(shí)銅康銅熱電偶的熱電勢Eab(tn,to):查以下所附的熱電偶自由端為0時(shí)的熱電勢和溫度的關(guān)系（銅康銅熱電偶分度表），得到室溫（溫度計(jì)測得）時(shí)熱電勢。（3）計(jì)算熱