自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1.2)

實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋?qū)嶒?yàn)一 箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康兀河^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／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，。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（±4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、（或雙孔懸臂梁、稱重砝碼）、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1．調(diào)零。開(kāi)啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，“＋、－”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R1、R2、R3、和WD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（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵(lì)電源為 ±4V。＋4VR＋4VRR2－4VR3R1WD＋－V圖（1）測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。3．確認(rèn)接線無(wú)誤后開(kāi)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)輸出為零。4．旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下移動(dòng)各5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)0位移mm電壓V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－X關(guān)系曲線。五、注意事項(xiàng)：1．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。2．接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3．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∑R分別為△R/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1/4E、1/2E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（±4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、（或雙孔懸臂梁、稱重砝碼）、電壓表。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1．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)。2．重復(fù)實(shí)驗(yàn)一中3－4步驟，測(cè)出半橋和全橋輸出電壓并列表，計(jì)算靈敏度。3．在同一坐標(biāo)上描出V－X曲線，比較三種橋路的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。四、注意事項(xiàng)：1．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。2．直流激勵(lì)電壓不能過(guò)大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。3．由于進(jìn)行位移測(cè)量時(shí)測(cè)微頭要從零－→正的最大值，又回復(fù)到零，再－→負(fù)的最大值，因此容易造成零點(diǎn)偏移，因此計(jì)算靈敏度時(shí)可將正△X的靈敏度與負(fù)的△X的靈敏度分開(kāi)計(jì)算。再求平均值，以后實(shí)驗(yàn)中凡需過(guò)零的實(shí)驗(yàn)均可采用此種方法。實(shí)驗(yàn)二十四 光纖位移傳感器――位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)二十四 光纖位移傳感器――位移測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)原理：反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（16）所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩束，分別作為接收光纖和光源光纖，光纖只起傳輸信號(hào)的作用。當(dāng)光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經(jīng)光源光纖照射至反射體，被反射的光經(jīng)接收光纖至光電轉(zhuǎn)換元件將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其輸出的光強(qiáng)決定于反射體距光纖探頭的距離，通過(guò)對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)而得到位移量。輸出電壓（V）位移0輸出電壓（V）位移01234567mm光源光纖接收光纖△X反射體X圖（16）反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線二、實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電轉(zhuǎn)換器、光電變換器、低頻振蕩器、示波器、電壓表、支架、反射片、測(cè)微頭。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1．觀察光纖結(jié)構(gòu)：本儀器中光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根光導(dǎo)纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。2．將原裝電渦流線圈支架上的電渦流線圈取下，裝上光纖探頭，探頭對(duì)準(zhǔn)鍍鉻反射片（即電渦流片）。3．振動(dòng)臺(tái)上裝上測(cè)微頭，開(kāi)啟電源，光電變換器Vo端接電壓表。旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)，使光纖探頭端面緊貼反射鏡面，此時(shí)Vo輸出為最小。然后旋動(dòng)測(cè)微頭，使反射鏡面離開(kāi)探頭，每隔0.25mm取一Vo電壓值填入下表，作出V－X曲線。X00.250.50.751.01.251.51.752.02.252.52.753.03.253.53.754.0V得出輸出電壓特性曲線如圖(16)所示，分前坡和后坡，通常測(cè)量是采用線性較好的前坡。4．振動(dòng)實(shí)驗(yàn)：將測(cè)微頭移開(kāi)，振動(dòng)臺(tái)處于自由狀態(tài)，根據(jù)V－X曲線選取前坡中點(diǎn)位置裝好光纖探頭。將低頻振蕩器輸出接“激振I”，調(diào)節(jié)激振頻率和幅度，使振動(dòng)臺(tái)保持適當(dāng)幅度的振動(dòng)（以不碰到光纖探頭為宜）。用示波器觀察Vo端電壓波形。并用電壓／頻率表讀出振動(dòng)頻率。四、注意事項(xiàng)：1．光電變換器工作時(shí)Vo最大輸出電壓以2V左右為好，可通過(guò)調(diào)節(jié)增益電位器控制。