傳感器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(精簡(jiǎn)版)

PAGEPAGE5使用說(shuō)明CSY系列（教學(xué)實(shí)驗(yàn)的多功能教學(xué)儀器。其特點(diǎn)是集被測(cè)體、各種傳感器、信號(hào)激勵(lì)源、處理電路和顯示器于一體，可以組成一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所提供的數(shù)十種實(shí)驗(yàn)舉例，能完成包含光、磁、電、溫度、位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等內(nèi)容的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者可對(duì)各種不同的傳感器及測(cè)量電路原理和組成有直觀的感性認(rèn)識(shí)，并可在本儀器上舉一反三開發(fā)出新的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀主要由實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)、處理電路、信號(hào)與顯示電路三部分組成。實(shí)驗(yàn)儀的傳感器配置及布局是：一、位于儀器頂部的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)部分實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊有一平行式懸臂梁，梁上裝有半導(dǎo)體應(yīng)變式、熱敏式、P-N結(jié)溫度式、熱電式和壓電加速度五種傳感器。應(yīng)變片，受力工作片分別用符號(hào)和表示。靈敏系數(shù)為130。熱電式（熱電偶：上梁表面安裝一支K溫度。分度表見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。MF-518~10K。P-N結(jié)溫度式：根據(jù)半導(dǎo)體P-N集成溫度傳感器。壓電加速度式：位于懸臂梁自由端部，由PZT-5簧組成，裝在透明外殼中。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)右邊是由裝于機(jī)內(nèi)的另一副平行梁帶動(dòng)的圓盤式工作臺(tái)。圓盤周圍一圈安裝有（依逆時(shí)針?lè)较颍╇姼惺剑ú顒?dòng)變壓器）、電容式、磁電式、霍爾式、電渦流式、壓阻式等傳感器。電感式（差動(dòng)變壓器Li和兩個(gè)次級(jí)線圈L空心線圈，圓柱形鐵氧體鐵芯置于線圈中間，測(cè)量范圍>10mm。電容式：由裝于圓盤上的一組動(dòng)片和裝于支架上的兩組定片組成平行變面積式差動(dòng)電容，線性范圍≥3mm。磁電式：由一組線圈和動(dòng)鐵（永久磁鋼）組成，靈敏度0.4V/m/s?；魻柺剑喊雽?dǎo)體霍爾片置于兩個(gè)半環(huán)形永久磁鋼形成的梯度磁場(chǎng)中，線性范圍≥3mm。圍>1mm。MPX壓阻式：摩托羅拉擴(kuò)散硅壓力傳感器，差壓工作，測(cè)壓范圍0~50KP1%。工作臺(tái)上的其他傳感器。濕敏傳感器：高分子濕敏電阻，測(cè)量范圍：0~99%RH。氣敏傳感器：MQ3型，對(duì)酒精氣敏感，測(cè)量范圍10-2000PPm，靈敏度RO/R＞5。光敏傳感器：半導(dǎo)體光導(dǎo)管，光電阻與暗電阻從nMΩ至nKΩ雙孔懸臂梁稱重傳感器：稱重范圍0~500g，精度1%。光電式傳感器裝于電機(jī)側(cè)旁。兩副平行式懸臂梁頂端均裝有置于激振線圈內(nèi)的永久磁鋼，右邊圓盤式工作臺(tái)由“激振I”帶動(dòng)，左邊平行式懸臂梁由“激振II”帶動(dòng)。15V,工作時(shí)能獲得高于溫度30℃左右的升溫。以上傳感器以及加熱器、激振線圈的引線端均位于儀器下部面板最內(nèi)側(cè)。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上還裝有測(cè)速電機(jī)一組，及控制、調(diào)速開關(guān)、激振轉(zhuǎn)換開關(guān)。右邊的支架上裝有測(cè)微頭。二、信號(hào)及儀表顯示部分：位于儀器斜面面板上。低頻振蕩器：1~30Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V，最大輸出電流1.5A，Vi端插口可提供用作電流放大器。音頻振蕩器：0.4KHz~10KHz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V，180°、0°為反相輸出，Lv端最大功率輸出1.5A。直流穩(wěn)壓電源：±15V，提供儀器電路工作電源和溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)的加熱電源，最大輸出1.5A?！?V~±10V，檔距2V，分五檔輸出，提供直流信號(hào)源，最大輸出電流1.5A。1數(shù)字式電壓/

位顯示，分2V、20V、2KHz、20KHz四檔，靈敏度≥50mV，頻率顯示5Hz~20KHz。數(shù)字式溫度計(jì)：K分度熱電偶測(cè)溫，精度±1℃。三、處理電路：位于儀器下部平面面板。電橋：用于組成測(cè)量電橋，面板上虛線所示電阻為虛設(shè)，僅為組橋提供插座。R1、R2、R3為350Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻，WD為直流調(diào)節(jié)電位器，WA為交流調(diào)節(jié)電位器。差動(dòng)放大器：增益可調(diào)直流放大器，可接成同相、反相、差動(dòng)結(jié)構(gòu)，增益1-100倍。光電變換器：提供光纖傳感器紅外發(fā)射、接收、穩(wěn)幅、變換，輸出模擬信號(hào)電壓與頻率變換方波信號(hào)。四芯航空插座上裝有光電轉(zhuǎn)換裝置和兩根多模光纖（一根接收，一根發(fā)射）組成的光強(qiáng)型光纖傳感器。電容變換器：由高頻振蕩、放大和雙T電橋組成。移相器：允許輸入電壓20Vp-p40°（隨頻率不同有所變化相敏檢波器：集成運(yùn)放極性反轉(zhuǎn)電路構(gòu)成，所需最小參考電壓0.5Vp-p，允許最大輸入電壓≦20Vp-p。電荷放大器：電容反饋式放大器，用于放大壓電加速度傳感器輸出的電荷信號(hào)。電壓放大器：增益5倍的高阻放大器。渦流變換器：變頻式調(diào)幅變換電路，傳感器線圈是三點(diǎn)式振蕩電路中的一個(gè)元件。溫度變換器（信號(hào)變換器）：根據(jù)輸入端熱敏電阻值、光敏電阻及P-N結(jié)溫度傳感器信號(hào)變化輸出電壓信號(hào)相應(yīng)變化的變換電路。低通濾波器：由50Hz陷波器和RC濾波器組成，轉(zhuǎn)折頻率35Hz左右。使用儀器時(shí)打開電源開關(guān)，檢查交、直流信號(hào)源及顯示儀表是否正常。儀器下部面板左下角處的開關(guān)控制處理電路的工作電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)勿關(guān)掉。請(qǐng)用戶注意，本儀器是實(shí)驗(yàn)性儀器，各電路完成的實(shí)驗(yàn)主要目的是對(duì)各傳感器測(cè)試電路做定性的驗(yàn)證，而非工程應(yīng)用型的傳感器定量測(cè)試。如果儀器是帶微機(jī)接口和實(shí)驗(yàn)軟件的，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)采集及處理說(shuō)明。數(shù)據(jù)采A/D120.05%，在此范圍內(nèi)的電壓值可視為容許誤差。所以建議在做小信號(hào)實(shí)驗(yàn)（如應(yīng)變電橋單臂實(shí)驗(yàn)）時(shí)選用合適的量程（如200mv，以正確選取信號(hào),減小誤差。儀器后部的RS232接口請(qǐng)接計(jì)算機(jī)串行口工作。所接串口須與實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)置一致，否則計(jì)算機(jī)將收不到信號(hào)。儀器工作時(shí)需良好的接地，以減小干擾信號(hào)，并盡量遠(yuǎn)離電磁干擾源。實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)非常注意實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后的“注意事項(xiàng)”，要在確認(rèn)接線無(wú)誤的情況下開啟電源，盡量避免電源短路情況的發(fā)生，加熱時(shí)“15V能直接接入應(yīng)變片、熱敏電阻和熱電偶。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上各傳感器部分如相對(duì)位置不太正確可松動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲稍作調(diào)整，原則上以按下振動(dòng)梁松手，周邊各部分能隨梁上下振動(dòng)而無(wú)碰擦為宜。附件中的稱重平臺(tái)是用于裝在實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊的懸臂梁頂端的永久磁鋼上方，配合銅質(zhì)砝碼做稱重實(shí)驗(yàn)之用。實(shí)驗(yàn)開始前請(qǐng)檢查實(shí)驗(yàn)連接線是否完好，以保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)儀需防塵，以保證實(shí)驗(yàn)接觸良好，儀器正常工作溫度-10℃~40℃。目 錄使用說(shuō)明實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（各型傳感器實(shí)驗(yàn)儀按需選用）實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能――單臂電實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)二十一實(shí)驗(yàn)二十二實(shí)驗(yàn)二十三實(shí)驗(yàn)二十六實(shí)驗(yàn)三十一實(shí)驗(yàn)三十三實(shí)驗(yàn)三十五實(shí)驗(yàn)三十七實(shí)驗(yàn)三十八實(shí)驗(yàn)四十五

箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較移相器實(shí)驗(yàn)相敏檢波器實(shí)驗(yàn)差動(dòng)變壓器性能熱電式傳感器――熱電偶P－N結(jié)集成溫度傳感器光電傳感器的應(yīng)用――光電轉(zhuǎn)速測(cè)試電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定電渦流式傳感器的振幅測(cè)量電渦流傳感器電機(jī)測(cè)速實(shí)驗(yàn)壓電加速度傳感器電容式傳感器特性光敏電阻實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。比較各橋路間的輸出關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件受力發(fā)生形變，應(yīng)變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(guò)測(cè)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(cè)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／R1R2／R2R3／R3RΔ

；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有R

R；用四個(gè)應(yīng)變片R RR1 2 3 組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R＝R＝R＝R＝R，R R 1 2 3 由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源（±2V檔稱重砝碼（20克/個(gè)、數(shù)字電壓表。其中四個(gè)電阻為金屬箔式片（BHF-350。6PAGEPAGE17四、實(shí)驗(yàn)步驟：調(diào)零。開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針?lè)较蛐降住埃?、－”輸入端用?shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對(duì)地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。拔掉短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。2 按圖（1）將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中R1RRWD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為應(yīng)變片（可任選梁中的一片工作片。直流激勵(lì)電源為±2V2 VRRVRR2W＋－VD－2VR3R1圖（1）確認(rèn)接線無(wú)誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)在無(wú)負(fù)載時(shí)輸出為零。4．在雙孔懸臂梁稱重平臺(tái)上依次放上砝碼，記錄W（克）與V（mv）的對(duì)應(yīng)值，并填入下表：g020406080100120140160mV根據(jù)表中所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度S，S＝△X／△V，并在坐標(biāo)圖上做出V－W關(guān)系曲線。五、注意事項(xiàng)：線，以避免引入干擾。成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路。實(shí)驗(yàn)二箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較一、實(shí)驗(yàn)原理：說(shuō)明實(shí)際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理。已知單臂、半橋和全橋電路的∑RR/R、2△R／R、4△R／R。根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓近似等于1/4·E·∑R，電橋靈敏度Ku＝V／△R／R，于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E1/2E和E.。由此可知，當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無(wú)關(guān)。二、實(shí)驗(yàn)所需部件直流穩(wěn)壓電源（±2V檔稱重砝碼（20克/個(gè)、數(shù)字電壓表。三、實(shí)驗(yàn)步驟：在完成實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，不變動(dòng)差動(dòng)放大器增益和調(diào)零電位器，依次將圖（1）中電橋固定電阻R1、R2、R3換成箔式應(yīng)變片，分別接成半橋和全橋測(cè)試系統(tǒng)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)一中3－4在同一坐標(biāo)上描出V－W結(jié)論。四、注意事項(xiàng)：應(yīng)變片接入電橋時(shí)注意其受力方向，一定要接成差動(dòng)形式。直流激勵(lì)電壓不能過(guò)大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。g020406080100120140160mVmV實(shí)驗(yàn)八移相器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明由運(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路的工作原理。R3 R3 10KR510KR1 10K入231R410KC8800P657V出1R6 2KR210KWC2232移相器電路圖（6）二、實(shí)驗(yàn)原理：圖（6）為移相電路示意圖。G(S)RF

SRC

RF )R 1RCS R1 1把拉普拉氏算符換成頻率域的參數(shù)，則得到：RF W2R2C2jωRC RFG(jω) )R 1W2R2C2 R1 1Gjω)RFR1

W2R2C21W2R2C2

RF)R1

WRC1W2R2C2

RF)R1在實(shí)驗(yàn)電路中，常設(shè)定幅頻特性︱G（jω）︱＝1,為此選擇參數(shù)上,R=20KΩ,則輸出幅度與頻率無(wú)關(guān)，閉路增益可簡(jiǎn)化為：1W2R2C2 WRCG(jω) j1W2R2C2 1W2R2C2R=2R1=2RRF時(shí)，︱G（jω）︱＝1。由上式可以得到相頻特性表達(dá)式：2W2Rctgψ

1W2R2C2由tgΨ表達(dá)式和正切三角函數(shù)半角公式可以得到：tgψ

2tgψ)(2(ψ

ψ) 2 ψ

2WRC1tg2( ) 1tg2( )2 2

1W2

R2C2因此可以得到相移ψ為：ψ

1WRC

2arctg)電阻R可以在很寬的范圍內(nèi)變化，當(dāng)WRC很大時(shí)，相移ψ－→O號(hào)表示相位超前，如將電路中RCRc不變，則相移將隨輸入信號(hào)的頻率而改變。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：移相器、音頻振蕩器、雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：音頻振蕩器頻率、幅值旋鈕居中，將信號(hào)（0°或180°均可）器輸入端。調(diào)節(jié)移相器“移相”旋鈕，觀察兩路波形的相位變化。改變音頻振蕩器頻率，觀察不同頻率時(shí)移相器的移相范圍。根據(jù)移相器實(shí)際電路圖分析其工作原理。五、注意事項(xiàng)：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)儀中音頻信號(hào)由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，所以通過(guò)移相器后波形局部有些畸變，這不是儀器故障。實(shí)驗(yàn)九相敏檢波器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明由施密特開關(guān)電路及運(yùn)放組成的相敏檢波電路的原理。二、實(shí)驗(yàn)原理：相敏檢波電路如圖（7）流參考電壓電輸入端，④為直流參考電壓輸入。當(dāng)②、④端輸入控制電壓信號(hào)時(shí)，通過(guò)差動(dòng)放大器的作用使D和J處于開關(guān)狀態(tài)，從而把①端輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波整流信號(hào)。VR30KV4入④ ①

W 6 75 R

V出2K2 ③②C1041R1

23533

R30K31D⑤

5⑥JR22K2圖（7）三、實(shí)驗(yàn)所需部件：相敏檢波器、移相器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、電壓表、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：將音頻振蕩器頻率、幅度旋鈕居中，輸出信號(hào)（0°或180°均可敏檢波器輸入端。將直流穩(wěn)壓電源2V檔輸出電壓（正或負(fù)均可）接相敏檢波器④端。和幅值關(guān)系。改變④端參考電壓的極性，觀察輸入、輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由入與輸出反相。．將音頻振蕩器00°輸出。用示波器兩通道觀察附加觀察插口⑤、⑥的波形。可以看出，相敏檢波器中整形電路的作用是將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波，使相敏檢波器中的電子開關(guān)能正常工作。將相敏檢波器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通輸出端接數(shù)字20V示波器兩通道分別接相敏檢波器輸入、輸出端。適當(dāng)調(diào)節(jié)音頻振蕩器幅值旋鈕和移相器“移相”旋鈕，觀察示波器中波形變化和電壓表電壓值變化，然后將相敏檢波器的輸入端改接至音頻振蕩器輸出端口，觀察示波器和電壓表的變化。由上可以看出，當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)與開關(guān)信號(hào)同相時(shí)，輸出為正極性的全波整流信號(hào)，電壓表指示正極性方向最大值，反之，則輸出負(fù)極性的全波整流波形，電壓表指示負(fù)極性的最大值。VP－P值與輸出直流電壓的關(guān)系。使輸入信號(hào)與參考信號(hào)的相位改變180°，測(cè)出上述關(guān)系。輸入VP（）同相Vo（V）反相Vo（V）

0.5 1 2 4 8 16 20五、注意事項(xiàng)：檢敏檢波器最大輸入電壓VP－P值為20V。實(shí)驗(yàn)十四 差動(dòng)變壓器性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)及原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差動(dòng)變壓器的基本特性。二、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。初級(jí)線圈做為差動(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，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見圖（9）R2R2RMaLo1LKLoR3圖（9）

Lv5KHz道5KHz道

第二通道第二通道圖（10）三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、測(cè)微頭、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：LV雙線示波器第一通道靈敏度500mv/10mv／格。音頻振蕩器輸出頻率5KHZ，輸出值VP－P 2V。則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。VP－P值，讀數(shù)過(guò)程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。mm0V壓?？梢钥闯鏊c輸入電壓的相位差約為π／2，是基頻分量。根據(jù)表格所列結(jié)果，畫出Vop-p－X曲線，指出線性工作范圍。五、注意事項(xiàng)：示波器第二通道為懸浮工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)十六 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明差動(dòng)變器測(cè)試系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、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、電壓表、示波表、測(cè)微頭。音頻振蕩器Φ音頻振蕩器Φ1Φ2差放相敏低通電壓表LVWD－＋WAR圖（12）三、實(shí)驗(yàn)步驟：按圖（12）LVVP-P2V。WDWA電位器，調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵改變其在線圈中的位置，使系統(tǒng)輸出為零。旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中上、下有一個(gè)較大的位移，用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負(fù)對(duì)稱(如有削波現(xiàn)象則應(yīng)減小差動(dòng)放大器增益)。如不對(duì)旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)銜鐵向上5mm5mm位移，每旋一周（0.5mm）記錄一電壓值并填入表格。四、注意事項(xiàng)：mmV0系統(tǒng)標(biāo)定需調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，正確的調(diào)節(jié)方法是：在步驟1mmV0實(shí)驗(yàn)二十一 熱電式傳感器――熱電偶一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察了解熱電偶的結(jié)構(gòu)，熟悉熱電偶的工作特性，學(xué)會(huì)查閱熱電偶分度表。二、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)生熱電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)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(cè)量。 CSY型.CSY10.CSY10A型實(shí)驗(yàn)儀中熱電偶為銅一康銅（T分度）,CSY10B型為鎳鉻鎳硅（K分度。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：熱電偶、加熱器、差動(dòng)放大器、電壓表、溫度計(jì)（自備）四、實(shí)驗(yàn)步驟：打開電源，差動(dòng)放大器增益放100倍，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使差放輸出為零。差動(dòng)放大器雙端輸入接入熱電偶，打開加熱開關(guān)，迅速將差動(dòng)放大器輸出調(diào)零。再上升時(shí)（達(dá)到相對(duì)的熱穩(wěn)定狀態(tài)本儀器上熱電偶是由兩支銅－康銅熱電偶串接而成，（CSY10B型實(shí)驗(yàn)儀K分度熱電偶100倍，計(jì)t1。E（t,to）= E（t, t1） + E（t1,to）實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修止電動(dòng)勢(shì)Etto為熱電偶參考端所處的溫度。查閱銅－康銅熱電偶分度表，求出加熱端溫t。型實(shí)驗(yàn)儀的K溫度值。五、注意事項(xiàng)：因?yàn)閮x器中差動(dòng)放大器放大倍數(shù)≈100倍，所以用差動(dòng)放大器放大后的熱電勢(shì)并非十分精確，因此查表所得到的熱端溫度也為近似值。K分度熱電偶分度表:18PAGEPAGE27實(shí)驗(yàn)二十二 熱敏式溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理：用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶一般測(cè)高溫時(shí)線性較好，熱敏電阻則用于200中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)。溫度變化時(shí)熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放組成的壓/阻變換電路的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)變化。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：熱敏電阻、溫度變換器、電壓表、溫度計(jì)（可用儀器中的P－N器或熱電偶作測(cè)溫參考。三、實(shí)驗(yàn)步驟：觀察裝于懸臂梁上封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻接入溫度變換器Rt口，調(diào)節(jié)“增益”旋鈕，使加熱前電壓輸出Vo端電壓值盡可能大但不飽和。用To并記錄。To(℃)Vo(V)VoTo(℃)Vo(V)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出V－T曲線，求出靈敏度S。S＝△V／△T3．負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻溫度特性可表示為：Rt＝Rto exp Bn (1/T –1/To)式中Rt、Rto分別為溫度T、To時(shí)的阻值，Bn為電阻常數(shù)，它與材料激活能有關(guān)，一般情況下，Bn=2000~6000K，在高溫時(shí)使用，Bn值將增大。實(shí)驗(yàn)二十三 P－N結(jié)溫度傳感器一、實(shí)驗(yàn)原理：半導(dǎo)體P-N結(jié)具有非常良好的溫度線性。根據(jù) P－N結(jié)特性表達(dá)公式qvIIs(eRTP－N結(jié)制成后，其反向飽和電流基本上只與溫度P－N并且具有良好的線性與精度。qv二、實(shí)驗(yàn)所需部件：P－N結(jié)集成溫度傳感器、溫度變換器、加熱器、電壓表、溫度計(jì)（自備）三、實(shí)驗(yàn)步驟：將P－N結(jié)溫度傳感器接入溫度傳感端，VT端接電壓表，開啟電源電壓表2V檔顯示室溫的絕對(duì)溫度T，室溫℃＝T－273。與溫度計(jì)顯示溫度進(jìn)行比較。如有差異可調(diào)節(jié)電位器加以修正。熱電偶所測(cè)得的溫度進(jìn)行比較。（如用溫度計(jì)，則因其在塑套外與傳感器感受到的溫度是有差別的，實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)注意這一點(diǎn)。四、注意事項(xiàng)：31位數(shù)字電壓表必須2V檔，V2

端輸出的小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)字即為絕對(duì)溫度值。實(shí)驗(yàn)二十六 光電傳感器的應(yīng)用―光電轉(zhuǎn)速測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤怆婇_關(guān)的原理和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：光電開關(guān)由紅外發(fā)射、接收及整形電路組成，為遮斷式工作方式。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：光電傳感器、光電變換器、測(cè)速電機(jī)及轉(zhuǎn)盤、電壓／頻率表2KHZ檔、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：光電傳感器“光電”端接光電變換器端，VF端接示波器和電壓／2KHZ（CSY10型、CSY10A、CSY10B接法參照實(shí)驗(yàn)二十五）安裝好光電傳感器位置，勿與轉(zhuǎn)盤盤面相擦。3．開啟電源，打開電機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。用示波器觀察光電轉(zhuǎn)換器端（轉(zhuǎn)速信號(hào)出端），并讀出波形頻率，與頻率表所示頻率比較。電機(jī)轉(zhuǎn)速＝2將一較強(qiáng)光源照射儀器轉(zhuǎn)盤上方，觀察測(cè)試方波是否正常。由此可以得出結(jié)論，光電開關(guān)受外界影響較小，工作可靠性較高。實(shí)驗(yàn)三十一 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、工作特性。二、實(shí)驗(yàn)原理：電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，與其平行的金屬片上感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離X關(guān)。當(dāng)平面線圈、被測(cè)體（渦流片）、激勵(lì)源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻ZX距離有關(guān)。將阻抗變化經(jīng)渦流變換器變換成電壓VX的單值函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：電渦流線圈、金屬渦流片、電渦流變換器、測(cè)微頭、示波器、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：安裝好電渦流線圈和金屬渦流片，注意兩者必須保持平行（必要時(shí)可稍許調(diào)整探頭角度變換器輸出端接電壓表20V檔。開啟儀器電源，測(cè)微頭位移將電渦流線圈與渦流片分開一定距離，此時(shí)1MHZ。出電壓為零。渦流變換器中的振蕩電路停振。旋動(dòng)測(cè)微頭使平面線圈離開金屬渦流片，從電壓表開始有讀數(shù)起每位移0.25mm記錄一個(gè)讀數(shù)，并用示波器觀察變換器的高頻振蕩波形。將V、X數(shù)據(jù)填入下表，作出V－X曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。五、注意事項(xiàng)：抗，使變換器的輸出電壓減?。ㄍＵ穸鵁o(wú)輸出實(shí)驗(yàn)三十三 電渦流式傳感器的振幅測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)掌握用電渦流傳感器測(cè)量振幅的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件電渦流傳感器、渦流變換器、直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、示波器、激振器、低頻振蕩器。電渦流傳感器

變換器 差放 示波器－＋WD－10V圖（19）三、實(shí)驗(yàn)步驟按圖（19）10V檔，差動(dòng)放大器在這里僅作為一個(gè)電平移動(dòng)電路，增益置最小處（1倍WD，使系統(tǒng)輸出為零。I，調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率，使其在15~30Hz范圍內(nèi)變化，用示--波器觀察渦流變換器輸出波形，記下VPP值，同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)三十一的結(jié)果求出距離變化范圍XPP值。--可同時(shí)用雙線示波器另一通道觀察渦流變換器輸入端的調(diào)幅波。器輸出波形有失真現(xiàn)象，這說(shuō)明電渦流式傳感器的振幅測(cè)量范圍是很小的。四、注意事項(xiàng)直流穩(wěn)壓電源-10V和接地端接電橋直流調(diào)平衡電位器WD兩端。實(shí)驗(yàn)三十五 電渦流傳感器電機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流式傳感器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)平面線圈與金屬被測(cè)體的相對(duì)位置發(fā)生周期性變化時(shí)，電渦流及線圈阻抗的變化經(jīng)渦流變換器轉(zhuǎn)換為周期性的電壓信號(hào)變化。三、實(shí)驗(yàn)所需部件電渦流傳感器、電渦流變換器、測(cè)速電機(jī)及轉(zhuǎn)盤、電壓/頻率表、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟在不碰擦的情況下相距越近越好。關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，調(diào)整平面線圈在轉(zhuǎn)盤上方的位置，用示波器觀察，使變換器輸出的脈動(dòng)波較為對(duì)稱。盤面或是不平行，或是電機(jī)有振動(dòng)現(xiàn)象，利用實(shí)驗(yàn)三十二中鐵渦流片的特性曲線大致判斷轉(zhuǎn)盤面與線圈的不平行度。將電壓/頻率表2KHz數(shù)值值，并與示波器讀取的頻率作比較。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速=2實(shí)驗(yàn)三十七 壓電加速度式傳感器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈮弘娂铀俣扔?jì)的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。二、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(cè)。三、