電阻式傳感器的單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書正文

PAGEPAGE86實(shí)驗(yàn)一電阻式傳感器的單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。2、掌握電阻應(yīng)變式傳感器放大電路的調(diào)試方法。3、掌握單臂電橋電路的工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、電阻與霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板（調(diào)零電橋）、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，其關(guān)系為：ΔR/R＝Kε，ΔR為電阻絲變化值，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，ε為電阻絲長度的相對(duì)變化量ΔL/L。通過測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是上、下兩個(gè)懸臂梁，四個(gè)電阻應(yīng)變片貼在梁的根部，可組成單臂、半橋與全橋電路，最大測量范圍為±3mm。1─外殼2─電阻應(yīng)變片3─測桿4─等截面懸臂梁5─面板接線圖圖1-1電阻應(yīng)變式傳感器3、電阻應(yīng)變式傳感的單臂電橋電路如圖1-2所示，圖中R1、R2、R3為固定，R為電阻應(yīng)變片，輸出電壓UO＝EKε，E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù)。圖1-2電阻式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電阻應(yīng)變式傳感器置于位移臺(tái)架上，調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處，將測微器測桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測桿磁鋼吸合，然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個(gè)懸梁處于水平狀態(tài)，兩個(gè)滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實(shí)驗(yàn)箱（實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部已連接）面板上的±15V和地端，用導(dǎo)線接到差動(dòng)放大器上；將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕（實(shí)驗(yàn)臺(tái)為增益旋鈕）順時(shí)針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的正負(fù)輸入端短接，再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端；電壓量程切換開關(guān)撥至20V檔；接通電源開關(guān)，旋動(dòng)放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕，使電壓表指示向零趨近，然后切換到2V量程檔，旋動(dòng)調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零；此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線，R1、R2、R3（電阻傳感器部分固定電阻）與一個(gè)的應(yīng)變片構(gòu)成單臂電橋形式。5、調(diào)節(jié)平衡電位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測微器使電壓表指示為零，此時(shí)測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表1-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表1-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、傳感器的輸入電壓能否從＋5V提高到＋10V？輸入電壓的大小取決于什么？3、分析電橋測量電阻式傳感器特性時(shí)存在非線性誤差的原因。實(shí)驗(yàn)二電阻式傳感器的半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆瞻霕螂娐返墓ぷ髟砗托阅堋６?、?shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將兩個(gè)受力方向不同的應(yīng)變片電阻分別接入電橋的兩個(gè)相鄰橋臂，組成半橋形式的測量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度提高，非線性得到改善。實(shí)驗(yàn)電路圖見圖2-1，當(dāng)兩個(gè)應(yīng)變片的阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，半橋輸出電壓UO＝2EKε四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)一的實(shí)驗(yàn)步驟1至3進(jìn)行操作。2、按圖2-1接線，將兩個(gè)受力方向相反的應(yīng)變片接入電橋中。圖2-1電阻式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)電路3、調(diào)節(jié)電橋平衡電位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測微器使表頭指示為零，此時(shí)測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表2-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表2-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、進(jìn)行半橋測量時(shí)，接入的兩個(gè)應(yīng)變片電阻的受力方向?yàn)槭裁幢仨毾喾矗?/p>

實(shí)驗(yàn)三電阻式傳感器的全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖珮螂娐返墓ぷ髟砗托阅?。二、?shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將四個(gè)應(yīng)變片電阻分別接入電橋的四個(gè)橋臂，兩相鄰的應(yīng)變片電阻的受力方向不同，組成全橋形式的測量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度進(jìn)一步提高，非線性得到改善。實(shí)驗(yàn)電路圖見圖3-1，全橋的輸出電壓UO＝4EKε四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)一的實(shí)驗(yàn)步驟1至3進(jìn)行操作。2、按圖3-1接線，將四個(gè)應(yīng)變片接入電橋中，注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。圖3-1電阻式傳感器全橋?qū)嶒?yàn)電路3、調(diào)節(jié)電橋平衡電位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測微器使表頭指示為零，此時(shí)測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表3-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表3-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、全橋測量時(shí)，四個(gè)應(yīng)變片電阻是否必須全部一樣？實(shí)驗(yàn)四電阻式傳感器的單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^半橋、全橋形式輸出時(shí)的靈敏度和非線性度。二、實(shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、按實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性誤差，從理論上進(jìn)行分析比較，注意實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三中的放大器增益必須相同。2、若要提高系統(tǒng)的靈敏度，除了采用不同的橋路形式外，還能采用什么措施？

實(shí)驗(yàn)五電阻式傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娮钁?yīng)變式傳感器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器、低通濾波器、連橋板、連接桿（螺絲）、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電阻式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電阻式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖5-1。圖5-1電阻式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將電阻應(yīng)變式傳感器置于振動(dòng)臺(tái)邊的桌面上，將振動(dòng)連接桿與電阻應(yīng)變式傳感器測桿上的磁鋼吸合。2、按照圖5-1接線，將四個(gè)應(yīng)變片接入電橋中，組成全橋形式，并將橋路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。

實(shí)驗(yàn)六電阻式傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握電阻應(yīng)變式傳感器的特性。2、了解電阻應(yīng)變式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于電阻式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電阻式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)五的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出電阻式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表6-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表6-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。2、若要增加電子秤裝置的量程，可以采取哪些措施？

實(shí)驗(yàn)七變面積式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解變面積式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握變面積式電容及二極管環(huán)形電橋的工作原理。3、掌握變面積式電容傳感器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖7-1所示。電容的變化通過電容轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過差動(dòng)放大器放大后，用數(shù)字電壓表顯示出來。圖7-1電容式傳感器實(shí)驗(yàn)電路框圖2、圖7-1中的電容轉(zhuǎn)換電路圖如圖7-2所示。圖中的信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生方波信號(hào)。電容轉(zhuǎn)換由二極管環(huán)形電橋完成，二極管環(huán)電橋工作原理如圖7-3所示。固定頻率的方波脈沖由A點(diǎn)輸入，在方波的上升沿，C0被充電，充電途徑是VD3→C0；與此同時(shí)，Cx1也被充電，其充電途徑是C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1都放電，C0的放電途徑是C0→VD4→C9；Cx1的放電途徑是Cx1→VD6。由于C9在一個(gè)周期內(nèi)的充電和放電平均電流分別為：IU＝fVPCx1和ID＝fVPC0，式中f是脈沖頻率，VP為方波峰值電壓，因此AB間的平均電流I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。從該式中可以看出電容的變化與AB間的電路成正比。在圖7-2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2對(duì)高頻方波的阻抗很大，而直流電阻很小，與R6一起形成了A、B間的直流通路，使充放電流的直流分量得以通過。C10用作濾波。這樣在R6兩端就有與電容變化量成正比的直流電壓輸出。EMBEDVisio.Drawing.6圖7-2電容轉(zhuǎn)換電路原理圖圖7-3二極管環(huán)形電橋原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電容式傳感器置于位移臺(tái)架上，調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處，再將測微器測桿與電容式傳感器動(dòng)極旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使電容式傳感器的動(dòng)極上表面與靜極上表面基本平齊，且靜極能上下輕松滑動(dòng)，這時(shí)將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)放大器調(diào)零（參見實(shí)驗(yàn)一）。3、按圖7-2接線，將可變電容Cx1與固定電容C0接到實(shí)驗(yàn)板上，位移臺(tái)架的接地孔與轉(zhuǎn)換電路板的地線相連。4、接通電源，調(diào)節(jié)測微器使輸出電壓UO接近零，然后上移或下移測微器1mm，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益，使輸出電壓的值為200～400mV左右，再回調(diào)測微器，使輸出電壓為0mV，并以此為系統(tǒng)零位，分別上旋和下旋測微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，將位移量X與對(duì)應(yīng)的輸出電壓UO記入下表中。表7-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表7-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、本實(shí)驗(yàn)的靈敏度和線性度取決于哪些因素？實(shí)驗(yàn)八差動(dòng)式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動(dòng)式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動(dòng)式電容傳感器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖8-1所示。與實(shí)驗(yàn)七不同之處在于接入電容轉(zhuǎn)換電路的兩個(gè)電容都為可變電容，當(dāng)電容傳感器的動(dòng)極移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容的電容量都發(fā)生變化，但變化方向相反，這樣就構(gòu)成差動(dòng)式的電容傳感器。圖8-1電容式傳感器實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)七的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意接入電路板的兩個(gè)電容為Cx1和Cx2。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表8-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表8-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、試比較差動(dòng)式和變面積式兩種電容傳感器的優(yōu)劣。

實(shí)驗(yàn)九電容傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器、連橋板、連接桿（螺絲）、低通濾波器板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電容式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電容式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖9-1。圖9-1電容式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將電容式傳感器置于振動(dòng)臺(tái)邊桌面上，將振動(dòng)連接桿與電容式傳感器的測桿適度旋緊。再將連橋板一端吸在振動(dòng)臺(tái)上方的磁鋼上，另一端用磁鋼與連接桿吸合，再調(diào)節(jié)連接桿與測桿使傳感器動(dòng)極與靜極基本平齊。2、按照圖9-1接線，將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率及示波器的量程和差動(dòng)放大器的增益，觀察輸出波形。

實(shí)驗(yàn)十電容傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握電容式傳感器的特性。2、了解電容式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于電容式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電容式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)七及實(shí)驗(yàn)八的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出電容式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表10-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表6-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。

實(shí)驗(yàn)十一差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動(dòng)變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、差動(dòng)變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，當(dāng)鐵芯移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化使次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢增加，另一個(gè)則減少，將兩個(gè)次級(jí)線圈反向串接，就可以引出差值輸出，其輸出電勢反映出鐵芯的位移量。2、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖如圖11-1所示。圖11-1差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈(N2、N3)電壓分別經(jīng)UR1、UR2兩組橋式整流電路變換為直流電壓，然后相減，經(jīng)過差動(dòng)放大器放大后，由電壓表顯示出來。R1、R2為兩橋臂電阻，RP1為調(diào)零電位器，R3、R4、C1組成濾波電路，R5為負(fù)載電阻，采用這種差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘余電壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右，將測微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測微器的測桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)放大器調(diào)零（參見實(shí)驗(yàn)一）。3、按圖11-1將信號(hào)源的兩輸出端A、B接到傳感器的初級(jí)線圈N1上，傳感器次級(jí)線圈N2、N3分別接到轉(zhuǎn)換電路板的C、D與H、I上，并將F與L用導(dǎo)線連接，將差動(dòng)放大器與數(shù)字電壓表連接好。這樣構(gòu)成差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路。4、接通電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出幅度電位器RP1到較大位置，平衡電位器RP2處于中間位置，調(diào)節(jié)測微器使輸出電壓接近零，然后上移或下移測微器1mm，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益使輸出電壓的值為300mV左右，再回調(diào)測微器使輸出電壓為0mV。此為系統(tǒng)零位，分別上旋和下旋測微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓UO記入下表。表11-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表11-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、分析為什么采用差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘余電壓？實(shí)驗(yàn)十二自感式差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解自感式差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握自感式差動(dòng)變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握自感式差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路自感式差動(dòng)變壓器電路圖如圖12-1所示。圖12-1自感式差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈(N2、N3)作為交流電橋的兩個(gè)橋臂，R1、R2為另外兩個(gè)橋臂，D1、D2、D3、D4組成相敏整流器，A、B之間輸入交流電壓，M、N之間輸出脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)R3、R4、C1濾波后輸出直流電壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)十一的步驟1和2進(jìn)行操作。2、按圖12-1將信號(hào)源的A端接至次級(jí)線圈N2、N3的中間連線點(diǎn)，B端接至L，N2上端接E點(diǎn)，N3下端接G點(diǎn)，B與L、J與M、K與N連接，差動(dòng)放大器與電壓表接線不變，這樣構(gòu)成自感式差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路。3、按實(shí)驗(yàn)十一的步驟4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表。表12-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表12-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、比較差動(dòng)變壓器和自感式差動(dòng)變壓器的靈敏度和線性度。實(shí)驗(yàn)十三差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、位移臺(tái)架、測微器、頻率與轉(zhuǎn)速表、示波器。實(shí)驗(yàn)原理及電路1、差動(dòng)變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，在傳感器的初級(jí)線圈上接入高頻交流信號(hào)，當(dāng)初、次中間的鐵芯隨著被測體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈之間的互感磁通量發(fā)生變化促使兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一個(gè)次級(jí)感應(yīng)電勢增加，另一個(gè)感應(yīng)電勢則減少，將兩次級(jí)線圈反向串接（同名端連接），就可以引出差值輸出，其輸出電勢的大小反應(yīng)出被測體的移動(dòng)量。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右，將測微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測微器的測桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、根據(jù)圖13-1接線，音頻振蕩器信號(hào)須從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率旋鈕，輸出頻率4～5KHz（可用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的頻率表來監(jiān)測）。調(diào)節(jié)幅度電位器旋鈕使輸出幅度為Vp-p=2V～5V之間（可用示波器監(jiān)測），將差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈的同名端相連。注：判別初級(jí)線圈級(jí)次級(jí)線圈同名端的方法如下：設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈，并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端，按圖13-1接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，分別觀察示波器中顯示的初、次級(jí)線圈波形，當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大，基本上能過零點(diǎn)，而且相位與初級(jí)線圈波形比較能同相和反相變化，說明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的，否則繼續(xù)改變連接再判別，直到正確為止。圖13-1差動(dòng)變壓器與雙線示波器連接示意圖將測微器旋至15mm處，使示波器第二通道顯示的波形值Vp-p為最小，這時(shí)可以進(jìn)行位移性能實(shí)驗(yàn)，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，則另一方向?yàn)樨?fù)位移。從Vp-p最小處開始旋動(dòng)測微器，每隔0.2mm從示波器上讀出電壓Vp-p值并填入表13-1中。再從Vp-p最小處反方向旋轉(zhuǎn)測微器，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。表13-1X(mm)-←15mm→+Vp-p(mV)最小五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、實(shí)驗(yàn)過程中差動(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。根據(jù)表13-1畫出Vp-p─X曲線（注∶X－與X＋時(shí)的Vp-p相位），分析為±1mm、±3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。2、差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓能徹底消除嗎？3、試分析差動(dòng)變壓器與一般變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)十四激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器的特性的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬跫?jí)線圈激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、位移臺(tái)架、測微器、頻率與轉(zhuǎn)速表、示波器。實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)變壓器輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：UO＝────表示，式中Lp、Rp為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，Ui、ω為激勵(lì)電壓和頻率，M1、M2初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)式可以看出，當(dāng)初級(jí)線圈激勵(lì)頻率太低時(shí)，若R則輸出電壓UO受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)時(shí)輸出UO與ω?zé)o關(guān)，當(dāng)然ω過高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右，將測微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測微器的測桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)變壓器接線參考實(shí)驗(yàn)13-1。3、選擇音頻信號(hào)輸出頻率為1KHz，幅度調(diào)節(jié)在2～5Vp-p內(nèi)，從Lv端輸出，移動(dòng)傳感器鐵芯至中間位置（即輸出信號(hào)最小的位置）。4、旋動(dòng)測微器，每隔0.2mm在示波器第二通道上讀取信號(hào)電壓的Vp-p值，填入下表14-1中。5、保持輸入信號(hào)幅度不變，分別改變激勵(lì)頻率為3KHz、5KHz、7KHz、9KHz，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟4將結(jié)果填入下表14-1中。表14-113579五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、作出每一頻率是的Vp-p—X曲線，并計(jì)算其靈敏度S。2、畫出靈敏度與不同激勵(lì)頻率的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)十五差動(dòng)變壓器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、差動(dòng)放大器、低通濾波器、連橋板、連接桿（螺絲）、直流穩(wěn)壓電源、音頻與低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電感式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電感式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖15-1。圖15-1差動(dòng)變壓器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將差動(dòng)變壓器置于振動(dòng)臺(tái)邊的桌面上，將振動(dòng)連接桿與差動(dòng)變壓器的鐵芯適度旋緊，再將連橋板一端吸在振動(dòng)臺(tái)上方的磁鋼上，另一端用磁鋼與連接桿吸合，再調(diào)節(jié)連接桿與測桿使傳感器可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，2、按照圖15-1接線，將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率及示波器的量程和差動(dòng)放大器增益，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)十六差動(dòng)變壓器的電子秤實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握差動(dòng)變壓器的特性。2、了解差動(dòng)變壓器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于差動(dòng)變壓器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使差動(dòng)變壓器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)十一以及實(shí)驗(yàn)十二的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出差動(dòng)變壓器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表16-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表16-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。實(shí)驗(yàn)十七光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握光電式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。3、掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、光斷續(xù)器原理如圖17-1所示，一個(gè)開口的光耦合器，當(dāng)開口處被遮住時(shí)，光敏三極管接收不到發(fā)光二極管的光信號(hào)，輸出電壓為0，否則有電壓輸出。 圖17-1光斷續(xù)器示意圖圖17-2測速裝置示意圖2、圖17-2為測速裝置示意圖，其中微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤在兩個(gè)成90度的光繼續(xù)器的開口中轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤上一半為黑色，另一半透明，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)光繼續(xù)器將輸出不同相位的方波信號(hào)，這兩個(gè)方波信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路中的四個(gè)運(yùn)放器，可輸出相位差分別為0°、90°、180°、270°的方波信號(hào)，它們的頻率都是相同的，其中任意一個(gè)方波信號(hào)均可輸出至頻率表顯示頻率。原理如圖17-3所示。3、微型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，電路圖如圖17-4所示，調(diào)節(jié)電位器RP可輸出0～12V的直流電壓。圖17-3光電傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖圖17-4電機(jī)調(diào)速電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將光電式傳感器置于位移臺(tái)架上，將傳感器上的A、B點(diǎn)與轉(zhuǎn)換電路板上的A、B點(diǎn)相連；轉(zhuǎn)換電路板上的0～12V輸出接到傳感器上；轉(zhuǎn)換電路的A、B與0°、90°、180°、270°輸出均可接至頻率與轉(zhuǎn)速表。2、接通電源，調(diào)節(jié)電位器RP使輸出電壓從最小逐漸增加到最大，觀察數(shù)字電壓表上顯示的電壓以及頻率表上顯示的頻率的變化情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告怎樣根據(jù)顯示的頻率換算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？實(shí)驗(yàn)十八光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庑D(zhuǎn)方向的測量方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表、位移臺(tái)架、雙蹤示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路光電式傳感器經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路后可輸出相位差分別為0°、90°、180°、270°的方波信號(hào)，如果電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向改變，這四個(gè)方波信號(hào)之間的相位關(guān)系也隨之改變，可以根據(jù)相位關(guān)系判斷電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照實(shí)驗(yàn)十七的步驟連接好實(shí)驗(yàn)電路。2、接通電源，調(diào)節(jié)電位器RP使電動(dòng)機(jī)在一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。3、將雙蹤示波器Y1探頭接0°輸出端，Y2探頭依次接90°、180°、270°輸出端，觀察波形之間的相位關(guān)系，并記錄波形。4、改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓的方向，重復(fù)步驟3，并記錄波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、畫出從示波器上觀察到的八組波形，比較電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不同時(shí)，各方波之間的相差關(guān)系。2、為什么開關(guān)型光電傳感器多采用紅外線形式？

實(shí)驗(yàn)十九接近式霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握開關(guān)型集成霍爾傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。2、了解利用開關(guān)型集成霍爾傳感器制作接近開關(guān)的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、霍爾電路配套磁鋼和鐵片（實(shí)驗(yàn)二十二中的渦流載體）、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、實(shí)驗(yàn)電路如圖19-1所示。電路主要由三部分組成，第一部分是霍爾集成電路，第二部分是觸發(fā)器，第三部分是兩個(gè)非門。當(dāng)發(fā)光二極管亮?xí)r，表示有輸出信號(hào)。圖19-1霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖2、對(duì)于普通的霍爾接近開關(guān)，當(dāng)磁體靠近時(shí)輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，磁體離開后狀態(tài)立即復(fù)原。而對(duì)于鎖存開關(guān)，因?yàn)樵黾恿藬?shù)據(jù)鎖存器，輸出狀態(tài)可以保持，直到有復(fù)位信號(hào)或磁體再次觸發(fā)接近開關(guān)，開關(guān)的狀態(tài)才會(huì)恢復(fù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照圖19-1接線。2、普通接近開關(guān)實(shí)驗(yàn)(1)將S1斷開，霍爾集成電路、R1與VD1構(gòu)成普通接近開關(guān)，用磁鋼的S極接近霍爾集成電路的有字面，VD1亮，磁鋼遠(yuǎn)離有字面，VD1滅。如果用磁鋼的N極去觸發(fā)霍爾集成電路，VD1不亮，說明霍爾集成電路要求磁路系統(tǒng)有方向性。(2)將磁鋼吸附于裝在測微器測桿頂端的鐵片上，S面向下，正對(duì)霍爾集成電路。下旋測微器，使磁鋼慢慢接近霍爾電路，當(dāng)VD1亮?xí)r，讀出測微器數(shù)值X和輸出電壓UO，填入下表中；然后再上旋測微器，使磁鋼慢慢遠(yuǎn)離霍爾電路，直到VD1滅，再讀出此時(shí)的X和UO，填入下表中，共測5組，分析傳感器的復(fù)現(xiàn)性。表19-1VD1亮滅亮滅亮滅亮滅亮滅X(mm)UO(V)3、鎖存式接近開關(guān)實(shí)驗(yàn)將S1接通，S2斷開（S2用于提供復(fù)位信號(hào)），整個(gè)系統(tǒng)即構(gòu)成鎖存開關(guān)。先將S2接通，再斷開，使觸發(fā)器復(fù)位，用磁鋼接近霍爾電路，觀察VD1和VD2的亮滅情況，再使磁鋼離開霍爾電路，觀察VD1和VD2的亮滅情況，了解鎖存開關(guān)是怎樣鎖住狀態(tài)的。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、對(duì)于霍爾集成電路，是磁鋼接近時(shí)觸發(fā)還是遠(yuǎn)離時(shí)觸發(fā)？2、根據(jù)表19-1中的一組數(shù)據(jù)，畫出霍爾集成電路的輸入/輸出特性曲線，并說明這種曲線表示了開關(guān)型霍爾傳感器的什么特性，該特性具有什么優(yōu)點(diǎn)？3、鎖存開關(guān)與普通接近開關(guān)相比有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

實(shí)驗(yàn)二十霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾_關(guān)型霍爾傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、轉(zhuǎn)速傳感器中、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、光纖位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用開關(guān)型霍爾傳感器探頭對(duì)旋轉(zhuǎn)體磁極的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將霍爾傳感器探頭裝于傳感器支架上，將轉(zhuǎn)速傳感器放入光纖位移臺(tái)架的圓孔中，使探頭對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)盤磁極。2、霍爾傳感器探頭的紅線接面板上的+5V電源，藍(lán)線接頻率與轉(zhuǎn)速表輸入端，黑線接地。3、將頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二十一霍爾傳感器的振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾_關(guān)型霍爾傳感器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將霍爾傳感器探頭與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察霍爾傳感器動(dòng)態(tài)特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將霍爾傳感器探頭裝在振動(dòng)臺(tái)連橋板上?；魻杺鞲衅魈筋^在磁電傳感器磁鋼的上方3-5mm左右。2、霍爾傳感器探頭的紅線接面板上的+5V電源，藍(lán)線接示波器輸入端，黑線接地。3、按照圖19-1接線，注意將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。4、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)二十二渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握渦流式傳感器的工作原理及性能。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流式傳感器和鐵片、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，引起線圈的電感發(fā)生變化。而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測量。實(shí)驗(yàn)電路如圖22-1所示，采用電容式三點(diǎn)式振蕩器，用于產(chǎn)生高頻電流，電流的大小與電感L2（即渦流感應(yīng)頭中的線圈）的大小有關(guān)，濾波后輸出直流信號(hào)。圖22-1渦流式傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將渦流式傳感器裝在位移臺(tái)架上，并與轉(zhuǎn)換電路板相連。2、將測微器測桿與鐵片連接在一起。3、接通電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)測微器的高度，使鐵片與渦流感應(yīng)頭剛剛接觸，記下此時(shí)測微器讀數(shù)和輸出電壓，并從此點(diǎn)開始向上移動(dòng)鐵片，將位移量X與輸出電壓UO記入下表中。建議每隔0.2mm讀一次數(shù)值，共讀取20組數(shù)據(jù)。表22-1X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表22-1的數(shù)據(jù)，畫出渦流式傳感器的輸入/輸出特性曲線，并求出擬合曲線的方程。2、渦流式傳感器的量程與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)二十三被測體材質(zhì)對(duì)渦流傳感器特性的影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠煌谋粶y體材料對(duì)渦流式傳感器特性的影響。二、實(shí)驗(yàn)所用單元與實(shí)驗(yàn)二十相同，另加銅和鋁的被測體小圓盤。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)二十二相同，只是分別用銅圓盤和鋁圓盤代替實(shí)驗(yàn)二十二中的鐵圓盤，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記入表23-1和表23-2中。表23-1被測體為銅圓盤時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)表23-2被測體為鋁圓盤時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表23-1和表23-2的數(shù)據(jù)，分別畫出特性曲線，并與實(shí)驗(yàn)二十的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一起進(jìn)行比較。2、如果被測體為非金屬，如何進(jìn)行位移的測量？實(shí)驗(yàn)二十四渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁u流式傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流傳感器探頭、轉(zhuǎn)速傳感器、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、差動(dòng)放大器、位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、轉(zhuǎn)速與頻率表。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用渦流式傳感器探頭對(duì)旋轉(zhuǎn)體材質(zhì)的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將渦流傳感器探頭裝于傳感器支架上，將電機(jī)放入位移臺(tái)架的圓孔中，使探頭對(duì)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤磁極。2、將渦流傳感器探頭的兩根輸出信號(hào)線接至差動(dòng)放大器的輸入端，差動(dòng)放大器的輸出接至頻率與轉(zhuǎn)速表的輸入端。3、將頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二十五渦流式傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流式傳感器探頭、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將渦流式傳感器探頭與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察渦流式傳感器動(dòng)態(tài)特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將渦流式傳感器裝于振動(dòng)臺(tái)連橋板上，將渦流式傳感器探頭置于振動(dòng)梁上方3-5mm左右。2、按照圖22-1接線，注意將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。

實(shí)驗(yàn)二十六溫度傳感器及溫度控制實(shí)驗(yàn)(AD590)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉半導(dǎo)體型溫度傳感器AD590的基本性能。2、應(yīng)用AD590實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測和簡單控制。二、實(shí)驗(yàn)所用單元溫度傳感器、溫度傳感器轉(zhuǎn)換電路板、溫度控制電路板、玻璃管水銀溫度計(jì)、直流穩(wěn)壓電源、低壓交流電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、溫度傳感器電路如圖26-1所示。AD590能把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c絕對(duì)溫度值成正比的電流信號(hào)I0，比例因子為1μA/K。通過運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電流運(yùn)算，在運(yùn)算放大器輸出端得到與溫度成線性關(guān)系的電壓UO。通過調(diào)節(jié)電位器RP1和RP2，可以使UO在被測溫度范圍內(nèi)具有合適數(shù)值。例如被測溫度范圍為0～100℃，則可在0℃時(shí)，調(diào)節(jié)RP1使UO為0V；在100℃時(shí)，調(diào)節(jié)RP2使UO為5V，這樣被測溫度每變化1℃對(duì)應(yīng)UO變化50mV。圖26-1溫度傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖在本實(shí)驗(yàn)中，由于0℃和100℃這兩個(gè)溫度不便得到，因此溫度/電壓的標(biāo)定采用理論值推算的方法。在0℃下AD590的電流理論值為273.2μA，要使輸出電壓UO為0V，則I0與I1相等：，那么100℃下AD590的電流理論值為373.2μA，此時(shí)要使UO為5V，則：，那么2、如果將轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓連接到加熱及溫度控制電路中（圖26-2）的電壓比較器，通過繼電器控制保溫盒電熱元件的通電或斷電，這樣根據(jù)電壓比較器調(diào)溫端的基準(zhǔn)電壓大小，就能使保溫盒內(nèi)的溫度保持在某一數(shù)值范圍內(nèi)。圖26-2加熱及溫度控制電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將溫度傳感器置于位移臺(tái)架上，將水銀溫度計(jì)插入溫度傳感器上方的小孔內(nèi)，輕靠在溫度傳感器上。2、在此實(shí)驗(yàn)中，我們用輸出電壓UO反映實(shí)測溫度，用溫度計(jì)作為校核標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上述理論推算方法，在溫度傳感器轉(zhuǎn)換電路板上，調(diào)整好RP1和RP2的阻值。3、按照圖26-1和圖26-2接線，將實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）面板、轉(zhuǎn)換電路板和溫度傳感器小板上的有關(guān)點(diǎn)相連，另外連接E點(diǎn)和Q點(diǎn)，將面板上數(shù)字電壓表置于20V檔，轉(zhuǎn)換電路板上K2打在B2（低溫）側(cè)。4、接通電源（加熱電源開關(guān)K1斷開），經(jīng)過幾分鐘，等待電路工作穩(wěn)定，此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所測量的溫度為室溫t。細(xì)調(diào)RP1使輸出電壓UO與室溫相對(duì)應(yīng)，其數(shù)值的關(guān)系為。5、調(diào)節(jié)電位器RP4，使溫度給定電壓為2V，即表示設(shè)定溫度為40℃，接通加熱電源開關(guān)，觀察升溫過程。在升溫過程中，由于溫度計(jì)的熱慣性比AD590小，因此溫度計(jì)指示值要慢于UO的變化。此時(shí)轉(zhuǎn)換電路板上的紅色指示燈VD1滅，繼電器J斷開，傳感器小板上的綠色指示燈亮，表示處于加熱過程。當(dāng)UO達(dá)到2V時(shí)，繼電器J吸合，斷開加熱電源，但溫度仍會(huì)繼續(xù)稍有上升，然后下降。當(dāng)UO降到2V左右時(shí)，繼電器J斷開，接通加熱電源，溫度仍會(huì)繼續(xù)稍有下降，然后上升。經(jīng)過幾次這樣的循環(huán)，溫度變化范圍會(huì)穩(wěn)定下來。如果溫度計(jì)的平均指示值小于40℃，應(yīng)適當(dāng)減小RP2的阻值，反之則要增加。調(diào)整RP2，使溫度計(jì)的平均指示值盡量接近40℃。6、調(diào)節(jié)RP4，使給定電壓為2.5V，設(shè)定溫度為50℃，重復(fù)上一步驟。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所采用的調(diào)節(jié)方法：先調(diào)節(jié)室溫下的RP1，再調(diào)節(jié)40℃下的RP2，如果不考慮其它因素，這種方法是否是最合適的？為什么？2、說明本實(shí)驗(yàn)中的溫度控制原理，這種控制方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

實(shí)驗(yàn)二十七K型熱電偶的溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釱型熱電偶的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元加熱室、K型熱電偶（溫度控制用）、K型熱電偶（測量用）、溫度控制單位、熱電偶、熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路當(dāng)兩種不同的金屬組成回路，如二個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢，這就是熱電效應(yīng)。溫度高的接點(diǎn)稱為工作端，置于被測溫度場，溫度低的接點(diǎn)稱為冷端（或自由端），冷端的溫度為恒溫，一般為室溫或補(bǔ)償后的0℃或25℃。熱電偶實(shí)驗(yàn)原理圖如圖27-1所示。K型熱電偶接至差動(dòng)放大器的輸入端，經(jīng)放大后輸出電壓由數(shù)字電壓表顯示。圖27-1K型熱電偶溫度控制實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、仔細(xì)閱讀附錄中的“溫度控制儀表操作說明”，學(xué)會(huì)基本參數(shù)設(shè)定。2、將溫度控制用的熱電偶插入加熱室的一個(gè)傳感器安置孔中，熱電偶自由端引線插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板中的標(biāo)準(zhǔn)值輸入端，紅線為正極。3、將加熱源～16V輸出的兩根電源線與加熱室面板上的輸入相連。4、將轉(zhuǎn)換電路板E、G兩端短接并接地，接通電源，調(diào)節(jié)RP3使OUT2為零，然后斷開E、G之間的短接線。5、按照圖27-1進(jìn)行接線，測量用的K型熱電偶放入加熱室的另一個(gè)插孔中，兩根引出線接至電路板上E、G兩端，注意引出線帶紅色套管或紅色線的為正極，接至E端，黑色線接至G端。6、設(shè)定溫度控制儀的給定值為50℃，接通加熱開關(guān)，等待溫度穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)字電壓表指示值為K型熱電偶50℃下分度值的100倍，以便讀數(shù)（K型熱電偶50℃時(shí)的分度值為2.022mV），重新設(shè)定溫度給定值為52℃，等待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄下數(shù)字電壓表讀數(shù)，重復(fù)進(jìn)行以上步驟，溫度給定值每次增加2℃，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表27-1t(℃)UO2(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表27-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出K型熱電偶的特性曲線，并計(jì)算K型熱電偶的非線性誤差。實(shí)驗(yàn)二十八熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄犭娕祭洌ㄗ杂桑┒藴囟妊a(bǔ)償?shù)脑砼c方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元熱電偶與熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、加熱室、K型熱電偶（溫度控制用）、冷端溫度補(bǔ)償器、數(shù)字電壓表、直流穩(wěn)壓電源。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路根據(jù)實(shí)驗(yàn)二十七，熱電偶是一種溫差測量傳感器。為直接反映溫度的攝氏溫度值，需對(duì)其自由端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校罕?、恒溫槽法、自?dòng)補(bǔ)償法、電橋法，常用的是電橋法圖28-1，它是在熱電偶和測溫儀表之間接入一個(gè)直流電橋，稱冷端補(bǔ)償器，補(bǔ)償器電橋在0℃時(shí)達(dá)到平衡（亦有20℃平衡）。當(dāng)熱電偶自由端E、G溫度升高時(shí)（〉0℃）熱電偶回路的電勢Uab下降，由于補(bǔ)償器中PN結(jié)呈負(fù)溫度系數(shù)，其正向壓降隨溫度升高而下降，促使Uab上升，其值正好補(bǔ)償熱電偶因自由端溫度升高而降低的電勢，達(dá)到補(bǔ)償目的。圖28-1冷端溫度補(bǔ)償原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、仔細(xì)閱讀附錄中的“溫度控制儀表操作說明”，學(xué)會(huì)基本參數(shù)設(shè)定。按實(shí)驗(yàn)二十七①、⑥步操作。2、將冷端溫度補(bǔ)償器0℃上的熱電偶K、E插入加熱室另一插孔中，在補(bǔ)償器③、④端加上補(bǔ)償器電源＋5V，將冷端補(bǔ)償器的①、②端接入數(shù)字電壓表，重復(fù)實(shí)驗(yàn)二十七⑥步的加溫過程，記錄電壓表的數(shù)據(jù)。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、將上述數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)二十七中的結(jié)果比較，分析補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)，參照熱電偶分度表，計(jì)算因補(bǔ)償后恀使自由溫度下降而產(chǎn)生的溫差值。2、上述的溫差值代表什么含義？

實(shí)驗(yàn)二十九E型熱電偶的溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釫型熱電偶的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元加熱室、K型熱電偶（溫度控制用）、E型熱電偶（測量用）、溫度控制單位、熱電偶、熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路實(shí)驗(yàn)及電路參見實(shí)驗(yàn)二十七，本實(shí)驗(yàn)測量E型熱電偶的特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟按實(shí)驗(yàn)二十七的步驟進(jìn)行操作，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中，E型熱電偶在50℃時(shí)的分度值為3.047mV。表29-1t(℃)UO2(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表29-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出E型熱電偶的特性曲線，并計(jì)算E型熱電偶的非線性誤差。2、比較K型熱電偶與E型熱電偶的特性。

實(shí)驗(yàn)三十鉑熱電阻的溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忏K熱電阻的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元加熱室、K型熱電偶、Pt100鉑熱電阻、溫度控制儀、熱電偶、熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，可以通過測量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出，達(dá)到測量溫度的目的。鉑熱電阻用于溫度測量時(shí)，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呈線性關(guān)系。常用的有鉑熱電阻和銅熱電阻，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系為：Rt＝R0(1＋At＋Bt2)，其中Rt為溫度t下的阻值，R0為0℃下的阻值，鉑熱電阻一般采用三線連接，其中一端接二根引線主要是為消除引線電阻對(duì)測量結(jié)果的影響。鉑熱電阻實(shí)驗(yàn)原理圖如圖30-1所示。鉑熱電阻與R1、R2、R4組成直流電橋，經(jīng)差動(dòng)放大器放大后輸出電壓由數(shù)字電壓表顯示。圖30-1鉑熱電阻溫度控制實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)二十七的步驟①至③進(jìn)行操作。2、按照圖30-1進(jìn)行接線，鉑熱電阻的三根引線接至Rt輸入的A、B兩端上：用萬用表歐姆檔測出鉑熱電阻三根引線中短接的二根引線，將其接到B端。3、將轉(zhuǎn)換電路板E、G兩端短接并接地，接通電源，調(diào)節(jié)RP3使OUT2為零。4、將E、G兩端按照圖30-1接至橋路輸出，調(diào)節(jié)RP1使電橋平衡，OUT2為零。5、設(shè)定溫度控制儀的給定值為50℃，將鉑熱電阻插入加熱源另一個(gè)插孔中，接通加熱開關(guān)，等待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄下數(shù)字電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度給定值為52℃，等待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄下數(shù)字電壓表讀數(shù)，重復(fù)進(jìn)行以上步驟，溫度給定值每次增加2℃，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表30-1t(℃)UO2(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表30-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出鉑熱電阻的特性曲線，并計(jì)算鉑熱電阻的非線性誤差。2、在選用熱電阻時(shí)，需要考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)三十一銅熱電阻的溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忏~熱電阻的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元加熱室、K型熱電偶、銅熱電阻、溫度控制單位、熱電偶、熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路實(shí)驗(yàn)原理及電路圖參見實(shí)驗(yàn)三十，注意銅熱電阻接至橋路的C、D兩端。四、實(shí)驗(yàn)步驟按實(shí)驗(yàn)三十的步驟進(jìn)行操作，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表31-1t(℃)UO2(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表31-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出銅熱電阻的特性曲線，并計(jì)算銅熱電阻的非線性誤差。2、比較鉑熱電阻與銅熱電阻的特性有何不同之處。實(shí)驗(yàn)三十二磁電式傳感器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)。2、掌握磁電式傳感器的工作原理及應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元磁電式傳感器（在振動(dòng)臺(tái)下端）、差動(dòng)放大器、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路磁電式傳感器是一種能將非電量的變化轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電動(dòng)勢的傳感器，所以也稱為感應(yīng)式傳感器。根據(jù)磁電感應(yīng)定律，ω匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢e的大小取決于穿過線圈的磁通φ的變化率：。磁電式傳感器由動(dòng)鐵與感應(yīng)線圈組成，永久磁鋼做成的動(dòng)鐵產(chǎn)生恒定磁場，當(dāng)動(dòng)鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈與磁場中的磁通交鏈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這是一種動(dòng)態(tài)傳感器。本實(shí)驗(yàn)中利用低頻振蕩器產(chǎn)生低頻的交流信號(hào)，通過振動(dòng)臺(tái)上的激振線圈使振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，帶動(dòng)磁電式傳感器中的動(dòng)鐵運(yùn)動(dòng)，低頻振蕩器原理如圖32-1所示。圖32-1低頻振蕩器原理圖磁電式傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢通過差動(dòng)放大器后輸出到示波器，如圖32-2。圖32-2磁電式傳感器實(shí)驗(yàn)理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將磁電式傳感器振動(dòng)臺(tái)固定好。2、將低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈，磁電式傳感器輸出接差動(dòng)放大器，差動(dòng)放大器輸出接示波器。接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振蕩頻率和振幅以及差動(dòng)放大器增益，觀察輸出波形。3、將振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈和磁電式傳感器接線互換，接通電源觀察波形，并與上一步驟的波形進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)三十三磁電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯烹娛絺鞲衅饔糜跍y量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元磁電式傳感器探頭、轉(zhuǎn)速傳感器、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、差動(dòng)放大器、光纖位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)磁電式傳感器探頭中線圈的磁通率造成明顯變化，探頭產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將磁電式傳感器探頭裝于傳感器支架上，將轉(zhuǎn)速傳感器放入光纖位移臺(tái)架的圓孔中，使探頭對(duì)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤磁極。2、將磁電傳感器探頭的兩根輸出信號(hào)接至差動(dòng)放大器的輸入端，差動(dòng)放大器輸出接至頻率與轉(zhuǎn)速表輸入端。3、將頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)三十四磁電式傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)*磁電式傳感器是一種采用絕對(duì)測量原理的傳感器，因而不用找其它的相對(duì)靜止點(diǎn)，可以直接放在地面上測量振動(dòng)。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡易的裝置用來測量車床的振動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)三十五壓電加速度式傳感器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解壓電加速度式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握壓電加速度式傳感器的工作原理及應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元壓電加速度式傳感器（在振動(dòng)臺(tái)上)、壓電加速度轉(zhuǎn)換電路板、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、示波器三、實(shí)驗(yàn)原理及電路壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器，其中有力敏元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，壓電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測量。本實(shí)驗(yàn)采用的傳感器的輸出信號(hào)與傳感器移動(dòng)的加速度成正比，實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖35-1所示。圖35-1壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)原理框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將壓電加速度式傳感器振動(dòng)臺(tái)固定好。2、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，其中包括雙壓電陶瓷晶片、慣性質(zhì)量塊、壓簧、引出電極等，其中慣性質(zhì)量塊在傳感器振動(dòng)時(shí)，對(duì)陶瓷晶片產(chǎn)生正比于加速度的應(yīng)變力，壓電陶瓷晶片在些應(yīng)變力的作用于輸出正比于加速度的信號(hào)。3、按圖35-1接線，并將低頻振蕩器輸出接至振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。接通電源，觀察輸出波形。4、調(diào)節(jié)振幅，比較在不同振幅下輸出波形峰值的不同情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析為什么振幅越大，輸出波形的峰值也越大？

實(shí)驗(yàn)三十六光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光纖位移傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握光纖傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射面鐵片、位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路本實(shí)驗(yàn)采用的是導(dǎo)光型多模光纖，它由兩束光纖混合成Y型光纖，探頭為半圓分布，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即探頭。由光源發(fā)出的光通過光纖傳到端部射出后再被測體反射回來，由另一束光纖接收光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓量，該電壓的大小取決于反射面與探頭的距離。光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路如圖36-1所示。圖36-1光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將測微器測桿與反射面鐵片連接在一起。2、按照圖36-2安裝光纖位移傳感器，將傳感器的插頭與轉(zhuǎn)換電路板上的插座相連，并將轉(zhuǎn)換電路板的輸出連接至數(shù)字電壓表上。圖36-2光纖傳感器安裝示意圖3、調(diào)節(jié)測微器，使探頭與反射面平板接觸。接通電源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路板上的RP使數(shù)字電壓表指示為零，并記錄此時(shí)的測微器讀數(shù)。4、旋轉(zhuǎn)測微器，反射面離開探頭，每隔0.1mm讀取一次輸出電壓值，將電壓與位移記入下表中，共記10組數(shù)據(jù)。表36-1X(mm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表36-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出光纖位移傳感器的位移特性，并求出擬合曲線的方程。2、本實(shí)驗(yàn)中光纖位移實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的靈敏度與哪些因素有關(guān)？

實(shí)驗(yàn)三十七光纖傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、低通濾波器、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源、示波器三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用光纖位移傳感器的位移特性及頻率響應(yīng)特性，配以合適的測量電路即可測量振動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖37-1所示。圖37-1光纖傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照圖37-2安裝光纖傳感器，本實(shí)驗(yàn)中利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁面作為反射面。圖37-2光纖傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝示意圖2、根據(jù)圖37-1連接好各個(gè)部分。3、將低頻振蕩器增益電位器旋到零，頻率電位器旋至6～10Hz左右，接通電源，逐步增大振動(dòng)幅度，注意不能碰到光纖探頭。保持振動(dòng)幅度不變，改變振動(dòng)頻率，觀察輸出波形；保持振動(dòng)頻率不變，改變振動(dòng)幅度，觀察輸出波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析光纖傳感器測量振動(dòng)時(shí)的應(yīng)用及特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)三十八光纖傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、電機(jī)（光電傳感器中）、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、光纖位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用光纖位移傳感器探頭對(duì)旋轉(zhuǎn)體反射光的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將光纖傳感器裝于傳感器支架上，將電機(jī)放入位移臺(tái)架的圓孔中，使光纖探頭對(duì)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤反射點(diǎn)。2、將各部分的連線連接好，數(shù)字電壓表切換開關(guān)撥到20V檔。3、接通電源，將電機(jī)調(diào)速電位器旋至0，使電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，①用手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)盤，使探頭避開反射面，調(diào)節(jié)光纖轉(zhuǎn)換電路板上的RP電位器使數(shù)字電壓表指示值最小；②再轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，使光纖探頭對(duì)準(zhǔn)反射點(diǎn)，調(diào)節(jié)探頭與反射點(diǎn)的距離，使數(shù)字電壓表指示值最大，重復(fù)①②步驟，直至兩者的電壓差值最大。4、頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告測量轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)盤上反射點(diǎn)的多少是否對(duì)測速精度有影響？為什么？實(shí)驗(yàn)三十九壓阻式壓力傳感器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解擴(kuò)散硅壓阻式傳感器測量壓力的方法。2、掌握擴(kuò)散硅壓阻式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)所用單元壓阻式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器轉(zhuǎn)換電路板、橡皮氣囊、儲(chǔ)氣箱、三通連接導(dǎo)管、壓力表、位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路擴(kuò)散硅式壓阻式壓力傳感器，在單晶硅的基片擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生變化，引起電阻的變化，將這一變化引入測量電路，通過輸出電壓可以測量出其所受的壓力大小。測量電路圖39-1所示，其中RP1用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，RP2用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)。圖39-1壓力傳感器實(shí)驗(yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將壓力傳感器放在臺(tái)架的圓孔中。2、將壓力傳感器上的插頭連接至轉(zhuǎn)換電路板上的插座。轉(zhuǎn)換電路板的輸出連接至數(shù)字電壓表。3、按照圖39-2連接管路。圖39-2壓力傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖4、打開橡皮囊上的單向閥，接通電源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路板上的RP2使輸出電壓為零。5、擰緊單向閥，輕按加壓皮囊，注意不要用力過大，使壓力表顯示30Kpa，調(diào)節(jié)RP1使輸出電壓為3V。6、重復(fù)步驟4和步驟5，使得壓力為0時(shí)輸出電壓為0V，壓力為30Kpa時(shí)，輸出電壓為3V。7、擰緊單向閥，開始加壓，每上升2Kpa讀取輸出電壓，并記入下表中。表39-1P(Kpa)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表39-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出壓力傳感器的特性曲線，并計(jì)算精度與非線性誤差。2、如果測量真空度，需要對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行怎樣的改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)四十壓阻式壓力傳感器的差壓測量實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饫脡鹤枋綁毫鞲衅鬟M(jìn)行差壓測量的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)三十九三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)三十九中所采用的壓力傳感器有兩個(gè)壓力輸入端，儲(chǔ)氣箱中的氣體壓力作用到傳感器中硅膜片的一側(cè)，另一側(cè)所受的壓力為大氣壓力。如果另一側(cè)也輸入可調(diào)節(jié)的氣壓，則可以進(jìn)行差壓測量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容請參照實(shí)驗(yàn)三十九自行設(shè)計(jì)一個(gè)測量差壓的裝置，并進(jìn)行說明。

實(shí)驗(yàn)四十一超聲波傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解超聲波在介質(zhì)中的傳播特性。2、了解超聲波傳感器測量距離的原理與結(jié)構(gòu)。3、掌握超聲波傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)所用單元超聲波發(fā)射傳感器、超聲波接收傳感器、超聲波傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射擋板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路超聲波傳感器由發(fā)射傳感器與接收傳感器及相應(yīng)的測量電路組成。超聲波是在聽覺閾值以外的聲波，其頻率范圍在20KHz至60KHz之間，超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三種形式的振蕩波：橫波、縱波和表面波。本實(shí)驗(yàn)以空氣為介質(zhì)，用縱波測量距離。發(fā)射探頭發(fā)出40KHz的超聲波，在空氣中傳播速度為344m/s，當(dāng)超聲波在空氣中碰到不同介面時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射波和折射波，其中反射由接收傳感器輸入測量電路，測量電路可以計(jì)算機(jī)超聲波從發(fā)射到接收之間的時(shí)間差，從而得到傳感器與反射面的距離。本實(shí)驗(yàn)原理圖如圖41-1所示。圖41-1超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照圖41-1連線。2、在距離超聲波傳感器20～30cm（0～20cm左右為超聲波測量盲區(qū)）處放置反射擋板，接通電源，調(diào)節(jié)發(fā)射傳感器與接收傳感器間的距離（約10～15cm）與角度，使得在改變擋板位置時(shí)輸出電壓能夠變化。3、平行移動(dòng)反射擋板，每次增加5cm，讀取輸出電壓，記入下表中。表41-1X(cm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表41-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出超聲波傳感器的特性曲線，并計(jì)算機(jī)其靈敏度。2、本實(shí)驗(yàn)中的超聲波傳感器的特性是否是線性的？為什么？其線性度受到什么因素的影響？實(shí)驗(yàn)四十二超聲波傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)*超聲波傳感器是一種非接觸式的位移傳感器，非常適用于距離報(bào)警的設(shè)備。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)汽車的倒車?yán)走_(dá)裝置，并進(jìn)行說明。

實(shí)驗(yàn)四十三氣敏傳感器的原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解氣敏傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握氣敏傳感器的工作原理及其應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元?dú)饷魝鞲衅鳌⑽灰婆_(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、酒精棉花球（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路氣敏元件及傳感器種類很多，其測量對(duì)象有氧、氫、氮、一氧化碳、二氧化碳、丁烷、甲烷、乙醇等，不同的測量對(duì)象有不同的原理。本實(shí)驗(yàn)采用的是適用于測量乙醇濃度的氣敏傳感器，實(shí)驗(yàn)電路如圖43-1所示。氣敏元件由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成，氣敏元件固定在不銹鋼制成的腔體內(nèi)。它有6個(gè)針狀管腳，其中4個(gè)并聯(lián)成AB兩端用于輸出信號(hào)，另兩個(gè)r管腳用于提供加熱電流。圖43-1氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將氣敏傳感器置于位移臺(tái)架上。2、按圖43-1接線，并適當(dāng)調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益與零點(diǎn)。3、接通電源，預(yù)熱5分鐘，觀察電壓表數(shù)值（一般在0～1V左右）。4、將浸有酒精的棉花球放入氣敏腔，觀察電壓表的讀數(shù)。

實(shí)驗(yàn)四十四濕敏傳感器的原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解濕敏電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。2、掌握濕敏電容傳感器放大電路的工作原理以及調(diào)試方法。3、能夠繪制濕敏電容傳感器輸出電壓與空氣相對(duì)濕度的曲線。二、實(shí)驗(yàn)所用單元濕敏傳感器、濕敏傳感器轉(zhuǎn)換電路板、主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)字電壓表、濕度計(jì)（可以選用）。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、電容式濕度敏感器的結(jié)構(gòu)這類濕敏傳感器有兩種結(jié)構(gòu)：第一種是用一定厚度（如25）的高分子材料薄膜片，在其上下兩面上，制成多孔金電極，然后將其夾持在兩個(gè)彈性夾之間，并裝在外殼之中；第二種結(jié)構(gòu)見圖44-1所示，它是在絕緣襯底上制作條形或梳狀對(duì)金屬電極（Au電極），在其上圖敷一層均勻的高分子感濕薄膜作電介質(zhì)。然后，在感濕薄膜上制作多孔浮置電極（20～50nm的Au蒸發(fā)膜）而將兩個(gè)電容器串聯(lián)起來，焊上引線制成傳感器。2、電容式濕敏傳感器的工作原理這種濕度傳感器是以其高分子材料的介電常數(shù)隨環(huán)境的相對(duì)濕度而改變的原理制成的。當(dāng)傳感器處于環(huán)境中，其水分子透過網(wǎng)狀金電極被下面的高分子感濕膜吸附，膜中多余水分子通過上電極釋放出來，使感濕吸水量與環(huán)境的相對(duì)濕度迅速達(dá)到平衡。當(dāng)含水量以水分子形式被吸附在介質(zhì)膜中時(shí)，介質(zhì)的總的介電常數(shù)可用以下方程表示：式中、分別是高分子材料和水的介電常數(shù)；是高分子膜中吸收的水所占的容積比。隨環(huán)境中的水蒸氣分壓而變化，因而也隨環(huán)境的相對(duì)濕度（RH）而變化，這種函數(shù)關(guān)系可用下面的半經(jīng)驗(yàn)公式來表示：式中——溫度時(shí)薄膜中吸收的水所占的最大容積比；——?dú)怏w普適常數(shù)；——熱力學(xué)溫度；——溫度系數(shù)；——吸濕自由能；——由試驗(yàn)決定的經(jīng)驗(yàn)因子。當(dāng)時(shí)，、兩個(gè)數(shù)都接近于1，上式可近似簡化為：將上式代入中，注意到是一個(gè)小于1的數(shù)，因此可以忽略的高次項(xiàng)，可得到下列近似線性關(guān)系：圖44-1濕敏傳感器結(jié)構(gòu)圖圖44-2濕敏傳感器感濕特性其中為電極面積，為介質(zhì)膜厚。，存在線性關(guān)系。圖44-1濕敏傳感器結(jié)構(gòu)圖圖44-2濕敏傳感器感濕特性2、電容式濕敏傳感器的測量電路圖44-3所示為電容——電壓轉(zhuǎn)換電路。圖中LM556為雙時(shí)基電路，用它可以組成各種波形的脈沖振蕩器。其中LM556左邊的IC1組成多諧振蕩器。它產(chǎn)生一定占空比的方波，其振蕩周期，它從5腳輸出的方波接入LM556的8腳，與右邊的電路組成脈沖觸發(fā)式單穩(wěn)態(tài)電路，它的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，（濕敏電容）電容量越大，越長，輸出電壓的占空比越大。9腳輸出的脈沖電壓接入有源低通濾波器中，其輸出的電壓與LM556的9腳輸入的脈沖電壓的占空比有關(guān)，經(jīng)過LM324運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)的調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)指示燈進(jìn)行濕度大小的顯示。測量電路中，信號(hào)處理電路的濕度傳感器輸出電壓與相對(duì)濕度有很好的線性關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線；注意觀察濕敏電容探頭，將濕敏電容傳感器與實(shí)驗(yàn)?zāi)K連接起來；電壓表接轉(zhuǎn)換電路輸出端V0；示波器接入K1測試點(diǎn)（示波器的另外一端共地）。圖44-3濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)原理電路圖2、打開主機(jī)電源，調(diào)節(jié)模塊調(diào)零電位器，記錄濕敏電容受潮之前的輸出電壓，并觀察示波器的波形圖。如果實(shí)驗(yàn)室沒有現(xiàn)成的濕度計(jì)進(jìn)行比照，則此實(shí)驗(yàn)只能是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。圖44-3濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)原理電路圖3、增加傳感器附近的空氣濕度（用嘴對(duì)傳感器吹氣），觀察指示燈變化情況。等待時(shí)間，繼續(xù)觀察指示燈變化情況。4、記錄濕敏傳感器輸出的波形占空比、K2測試點(diǎn)電壓、K4測試點(diǎn)電壓與指示燈點(diǎn)亮個(gè)數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄濕敏傳感器輸出的波形占空比、K2測試點(diǎn)電壓、K4測試點(diǎn)電壓與指示燈點(diǎn)亮個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。2、繪出K4測試點(diǎn)電壓值與相對(duì)濕度曲線，并計(jì)算精度與非線性誤差。3、傳感器切勿浸入水中，也不要將水直接觸及元件的感濕部分。實(shí)驗(yàn)四十五熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解熱釋電紅外傳感器的性能、結(jié)構(gòu)與工作原理。2、掌握熱釋電紅外傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及調(diào)試方法。3、了解熱釋電紅外傳感器的應(yīng)用場合。二、實(shí)驗(yàn)所用單元熱釋電紅外傳感器、熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)電路板、直流穩(wěn)壓電源、示波器、數(shù)字電壓表。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理熱釋電紅外傳感器是利用熱電效應(yīng)的熱電型紅外傳感器。所謂熱電效應(yīng)就是某些材料隨溫度變化產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。熱釋電紅外傳感器在溫度沒有變化時(shí)不產(chǎn)生信號(hào)，稱為積分型傳感器，多用于人體溫度檢測和動(dòng)態(tài)測溫。熱釋電紅外傳感器輸出的是電荷，不能直接使用，需要通過變換電路，用電壓形式輸出。但因熱釋電元件阻值非常大（1GB～100GB），要用場效應(yīng)晶體管進(jìn)行阻抗變換。該傳感器內(nèi)部已經(jīng)進(jìn)行阻抗變換。圖45-1熱釋電紅外傳感圖45-1熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)圖圖45-2熱釋電紅外傳感器原理圖圖45-1和圖45-2分別為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖和原理圖。制作這種傳感器時(shí)，在垂直于極化軸的方向上把具有熱釋電效應(yīng)的晶體切成薄片，再研磨成5～50的極薄片，在電極兩側(cè)蒸鍍一層薄膜，電極中間是熱釋電材料，晶體本身能很好的吸收從紅外到毫米波段的電磁波，必要時(shí)也用黑化以后的晶體。熱釋電紅外傳感器的實(shí)驗(yàn)電路熱釋電紅外傳感器由于隨溫度的變化而發(fā)生自身的極化，在A產(chǎn)生電壓信號(hào)，該信號(hào)為低頻的交流信號(hào)（頻率范圍為0.1~10Hz左右）。A點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)過負(fù)載R2和耦合電容C2,濾除一部分直流成分，再由TL082雙運(yùn)放構(gòu)成的有源低通濾波器，使頻率范圍為0.1~10Hz左右的有用信號(hào)通過，抑制高頻信號(hào)和低頻干擾信號(hào)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?。C點(diǎn)電壓與Rw滑動(dòng)變阻器分壓經(jīng)過電壓比較器LM393進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果Vo，經(jīng)過R14上拉電阻和驅(qū)動(dòng)電路使LED發(fā)光。若C點(diǎn)電壓高于LM393的參考電壓，則輸出Vo為低電平，三極管截止，LED燈滅；否則，輸出Vo為高電平，三極管導(dǎo)通，LED燈亮。因此只要檢測對(duì)象的相對(duì)位置（或紅外光強(qiáng)度）發(fā)生變化時(shí)，LED燈將發(fā)生閃爍。電路的靈敏度可由取樣電阻Rw的滑動(dòng)端的電壓值來決定，該電壓越靠近C點(diǎn)的靜態(tài)電壓（無報(bào)警狀態(tài)），則靈敏度越高。具體原理圖如圖45-3所示。圖45-3熱釋電紅外傳感器的實(shí)驗(yàn)電路圖45-3熱釋電紅外傳感器的實(shí)驗(yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察傳感器探頭，探頭表面的濾光片使傳感器對(duì)10μm左右的紅外光敏感，可以安裝在傳感器前的菲涅耳透鏡是一種特殊的透鏡組，每個(gè)透鏡單元都有一個(gè)不大的視場，相鄰的兩個(gè)透鏡單元既不連續(xù)也不重疊，都相隔一個(gè)盲區(qū)，它的作用是將透鏡前運(yùn)動(dòng)的發(fā)熱體發(fā)出的紅外光轉(zhuǎn)變成一個(gè)又一個(gè)斷續(xù)的紅外信號(hào)，使傳感器能正常工作。2、連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線及傳感器接口，轉(zhuǎn)換電路輸出端接示波器和電壓表。3、開啟主機(jī)電源，待傳感器穩(wěn)定后，人體從傳感器探頭前移過，觀察輸出信號(hào)波形和電壓變化，同時(shí)觀測指示燈是否閃爍。再用手放在探頭前不動(dòng)，輸出信號(hào)不會(huì)變化，這說明熱釋電傳感器的特點(diǎn)是只有當(dāng)外界的幅射引起傳感器本身的溫度變化時(shí)才會(huì)輸出電信號(hào)，即熱釋電紅外傳感器只對(duì)變化的溫度信號(hào)敏感，這一特性就決定了它的應(yīng)用范圍。4、測量熱釋電紅外傳感器最大感應(yīng)范圍。5、在傳感器探頭前加裝菲涅耳透鏡，測量熱釋電傳感器的探測視場和距離，以驗(yàn)證菲涅透鏡的功能。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、說明熱釋電紅外傳感器的探測視場和距離。2、說明菲涅透鏡的功能和用途。3、思考熱釋電紅外傳感器的用途。實(shí)驗(yàn)四十六硅光電池的特性測試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握硅光電池的光電特性，即短路電流和開路電壓與照度的關(guān)系以及它們的伏安特性,溫度特性和光譜響應(yīng)特性。2、掌握硅光電池信號(hào)調(diào)理電路以及調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光電池、光電池實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電流表、主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器、數(shù)字電壓表、照度計(jì)、不同頻率的光源。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路硅光電池在原理結(jié)構(gòu)上與光電二極管相似，其區(qū)別在于硅光電池用的襯底材料的電阻率低，約為0.1～0.01，而硅光電二極管襯底材料的電阻率約為1000，光電池光敏面從0.1～10不等，光敏面積大則接收輻射能量多，輸出光電流大。圖46-2硅光電池信號(hào)調(diào)理電路原理圖圖46-2硅光電池信號(hào)調(diào)理電路原理圖圖46-1硅光電池的結(jié)構(gòu)圖與工作原理場的作用不能渡越阻擋層?？墒荘區(qū)的光生電子可以在內(nèi)電場的作用下進(jìn)入N區(qū),N區(qū)的光生空穴可以在內(nèi)電場的作用下進(jìn)入P區(qū)，這樣光生的電子-空穴對(duì)便被分離開來，光生電子在N區(qū)集結(jié)，使N區(qū)帶上負(fù)電，光生空穴在P區(qū)集結(jié)，使P區(qū)帶上正電，這樣以來，P區(qū)和N區(qū)之間就形成了光生電動(dòng)勢，把PN結(jié)兩端用導(dǎo)線連接起來，電路中便產(chǎn)生了電流。如圖46-1所示。圖46-2為硅光電池信號(hào)調(diào)理電路原理圖。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察硅光電池器件，并將硅光電池接入電路。參考圖46-2電路原理圖連接電路，將示波器或者電壓表接入V0端，檢查引入電源的電壓值與極性的正確性，然后通上電源。2、調(diào)節(jié)光強(qiáng)（使用照度計(jì)）為0、250、500、750、1000、1250，記下電壓表的讀數(shù)，并將數(shù)據(jù)填入表46-1中。表46-1光強(qiáng)與輸出電壓的關(guān)系光強(qiáng)/lx025050075010001250電壓/V3、觀察光強(qiáng)與電壓指示燈之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4、一定的光強(qiáng)下，使用不同頻率的光照射光電池，測量輸出電壓與波長λ的關(guān)系，并將測量數(shù)據(jù)填入表46-2。表46-2波長與輸出電壓的關(guān)系波長λ0.78…………電壓V注意事項(xiàng)：為使實(shí)驗(yàn)更直觀，該實(shí)驗(yàn)沒有在封閉的黑盒中進(jìn)行，所以具有一定的外界因素干擾，試驗(yàn)時(shí)請注意不要使正面干擾光較大，同時(shí)注意人員移動(dòng)時(shí)的影響。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)光強(qiáng)與電壓的測量數(shù)據(jù)作出照度－電壓曲線，并分析曲線的意義。2、作出λ－V響應(yīng)曲線，并分析曲線的意義。3、分析測量系統(tǒng)誤差來源。實(shí)驗(yàn)四十七氣體流量的測定實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈿怏w流量的測定方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元流量計(jì)、數(shù)字氣壓計(jì)、主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)字電壓表。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路浮子流量計(jì)是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)。浮子流量計(jì)的流量檢測元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐管軸上下移動(dòng)的浮子組所組成。工作原理如圖47-1所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時(shí)，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖47-1浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖圖47-1浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖1－錐形管；2－浮子；3－流通環(huán)隙體積流量Q的基本方程式為：當(dāng)浮子為非實(shí)芯中空結(jié)構(gòu)（放負(fù)重調(diào)整量）時(shí)，則：式中