檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)_第1頁(yè)
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1、目錄實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片性能單臂電橋型2實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片:?jiǎn)伪?、半橋、全橋比較3實(shí)驗(yàn)三應(yīng)變片的溫度影響3實(shí)驗(yàn)四直流全橋的應(yīng)用電子秤之一3實(shí)驗(yàn)五熱電偶原理及現(xiàn)象3實(shí)驗(yàn)六移相器實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)七相敏檢波器實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)八差動(dòng)變壓器性能3實(shí)驗(yàn)九差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償3實(shí)驗(yàn)十差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量3實(shí)驗(yàn)十一電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定3實(shí)驗(yàn)十二被測(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響3實(shí)驗(yàn)十三電渦流式傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量3實(shí)驗(yàn)十四電渦傳感器應(yīng)用電子秤之三3實(shí)驗(yàn)十五霍爾式傳感器的特性直流激勵(lì)3實(shí)驗(yàn)十六霍爾式傳感器的應(yīng)用電子秤之四3實(shí)驗(yàn)十七霍爾式傳感的特性交流激勵(lì)3實(shí)驗(yàn)十八霍爾式傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量3實(shí)驗(yàn)十九磁電

2、式傳感器的性能3實(shí)驗(yàn)二十壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十一差動(dòng)變面積式電容傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性3實(shí)驗(yàn)二十二擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十三光纖位移傳感器靜態(tài)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十四光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量一3實(shí)驗(yàn)二十五光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量二3實(shí)驗(yàn)二十六 PN結(jié)溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十七熱敏電阻演示實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十八氣敏傳感器(MQ3)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二十九濕敏電阻(RH)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)三十光電傳感器(反射型)測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)3附錄:傳感器實(shí)驗(yàn)儀器面板分布圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片性能單臂電橋型實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片,單臂單橋的工作原理和工作情況。所需單元及部件:直流穩(wěn)壓電源、電橋、

3、差動(dòng)放大器、應(yīng)變片傳感器、砝碼、電壓表、電源。旋鈕初始位置:直流穩(wěn)壓電源調(diào)到4V,電壓表打到20V擋,差動(dòng)放大增益最大。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解所需單元、部件在實(shí)驗(yàn)儀上的所在位置,觀察應(yīng)變片傳感上的應(yīng)變片,應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片和一片補(bǔ)償應(yīng)變片。2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)放大器的輸出端與電壓表的輸入插口Ui 相連;開(kāi)啟電源;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)零旋鈕使電壓表顯示為零,關(guān)閉電源。根據(jù)圖接線R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。Rx為應(yīng)變片;將穩(wěn)壓電源的調(diào)置4V,電壓置20V擋。開(kāi)

4、啟電源,調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1,電壓表顯示為零,然后將電壓表置2V擋,再調(diào)電橋W1(慢慢地調(diào)),使電壓表顯示為零。圖原理圖及接線參考圖3用手輕輕的按一下應(yīng)變片傳感器上的托盤(pán),松開(kāi)手后觀察差動(dòng)放大輸出是否為0,如果不是,就還需要繼續(xù)調(diào)節(jié)W,使輸出為0。反復(fù)操作這個(gè)步驟2-3遍就可以了。將砝碼逐個(gè)輕輕的放在應(yīng)變片傳感器的托盤(pán)上,放置砝碼的時(shí)候不能碰到導(dǎo)線以及實(shí)驗(yàn)儀的其他部位,每放一個(gè)砝碼記入下一個(gè)數(shù)據(jù)。4X20g記一個(gè)數(shù)值填入下表:位移(g)電壓(mv)據(jù)所得結(jié)果計(jì)算靈敏度SVX(式中X為梁的自由端位移變化,V為相應(yīng)電壓表顯示的電壓相應(yīng)變化)。5實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)閉電源,所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。注意事項(xiàng)

5、:1電橋上端虛線所示的四個(gè)電阻實(shí)際上并不存在,僅作為一標(biāo)記,讓學(xué)生組橋容易。2為確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中輸出指示不溢出,可先將砝碼加至最大重量,如指示溢出,適當(dāng)減小差動(dòng)放大增益,此時(shí)差動(dòng)放大器不必重調(diào)零。3做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小,以減小其對(duì)直流電橋的影響。4電位器W1、W2,在有的型號(hào)儀器中標(biāo)為RD、RA。問(wèn)題:本實(shí)驗(yàn)電路對(duì)直流穩(wěn)壓電源和對(duì)放大器有何要求?實(shí)驗(yàn)二(A)金屬箔式應(yīng)變片:?jiǎn)伪邸霕?、全橋比較實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間關(guān)系。所需單元和部件:直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電橋、電壓表、砝碼、應(yīng)變片傳感器、電源。有關(guān)旋鈕的初始位置:直流穩(wěn)壓電源調(diào)到4V,電壓表打到2

6、0V擋,差動(dòng)放大器增益打到最大。實(shí)驗(yàn)步驟:1按實(shí)驗(yàn)一方法將差動(dòng)放大器調(diào)零后,關(guān)閉電源。2按A,B,C接線,圖中Rx為工作片,r及W1為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。A.單臂電橋參考接線圖3在傳感器托盤(pán)上放上一只砝碼,記下此時(shí)的電壓數(shù)值,然后每增加一只砝碼記下一個(gè)數(shù)值并將這些數(shù)值填入下表。根據(jù)所得結(jié)果計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S=VW,并作出V-W關(guān)系曲線,V為電壓變化率,W為相應(yīng)的重量變化率。重量(g)電壓(mV)B.半橋參考接線圖4保持放大器增益不變,將R3固定電阻換為與Rx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)電橋W1使電壓表顯示表顯示為零,重復(fù)(3)過(guò)程同樣測(cè)得讀數(shù),填入下表:重量(g)電

7、壓(mV)C.全橋?qū)嶒?yàn)參考圖5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,否則相互抵消沒(méi)有輸出。接成一個(gè)直流全橋,調(diào)節(jié)電橋W1同樣使電壓表顯示零。重復(fù)(3)過(guò)程將讀出數(shù)據(jù)填入下表:重量(g)電壓(mV)6在同一坐標(biāo)紙上描出X-V曲線,比較三種接法的靈敏度。注意事項(xiàng):1在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉。2在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過(guò)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4V不能打的過(guò)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)別各應(yīng)變片子

8、的工作狀態(tài)方向。實(shí)驗(yàn)三應(yīng)變片的溫度影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葘?duì)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)的影響。所需單元和部件:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、+5V不可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、電壓表、加熱器、雙孔懸臂梁稱(chēng)重傳感器、應(yīng)變片、砝碼、水銀溫度計(jì)(自備)、電源。有關(guān)旋鈕的初始位置:電源關(guān)閉、直流穩(wěn)壓電源調(diào)置4V擋,電壓表置20V擋,差動(dòng)放大器增益旋鈕置最大。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解加熱器在實(shí)驗(yàn)儀所在的位置及加熱符號(hào),加熱器封裝在雙孔懸臂梁下片梁的表面,結(jié)構(gòu)為電阻絲。2將差動(dòng)放大器的()、()輸入端與地短接,輸出端插口與電壓表的輸入插口Vi相連。開(kāi)啟電源,調(diào)節(jié)差放零點(diǎn)旋鈕,使電壓表顯示零。再把電壓表的切換開(kāi)關(guān)置2V擋,細(xì)調(diào)差放零點(diǎn)

9、,使電壓表顯示零。關(guān)閉電源,電壓表的切換開(kāi)關(guān)置20V擋,拆去差動(dòng)放大器輸入端的連線。3按圖1接線,開(kāi)啟電源,調(diào)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的W1電位器,使電壓表顯示零,然后將電壓表的切換開(kāi)關(guān)置2V擋,調(diào)W1電位器,使電壓表顯示零。4在傳感器托盤(pán)上放上所有砝碼,記下此時(shí)的電壓數(shù)值。將-15V電源連到加熱器的一端插口,加熱器另一端插口接地;電壓表的顯示在變化,待電壓表顯示穩(wěn)定后,記下顯示數(shù)值。比較二種情況的電壓表數(shù)值,即為溫度對(duì)應(yīng)變電橋的影響。5實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)閉電源,所有旋鈕轉(zhuǎn)至初始位置。實(shí)驗(yàn)四直流全橋的應(yīng)用電子秤之一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庵绷鞴╇姷慕饘俨綉?yīng)變片電橋的實(shí)際應(yīng)用。所需單元及部件:電橋、差動(dòng)放大器、電壓表、砝

10、碼、電源、應(yīng)變片傳感器。實(shí)驗(yàn)步驟:1 將差動(dòng)放大器調(diào)整為零:將差動(dòng)放大()、()輸入端與地短接,輸出端與電壓表輸入端Ui相連,開(kāi)啟電源后調(diào)差放的調(diào)零旋鈕使電壓表顯示為零,再將電壓表切換開(kāi)關(guān)置2V擋,再細(xì)調(diào)差放調(diào)零旋鈕使電壓表顯示為零,然后關(guān)閉電源。圖52按圖5接線,圖中R1、R2、R3、RX為應(yīng)變片所替代。3在傳感器托盤(pán)上放上一只砝碼,記下此時(shí)的電壓數(shù)值,然后每增加一只砝碼記下一個(gè)數(shù)值并將這些數(shù)值填入下表。根據(jù)所得結(jié)果計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S=VW,并作出V-W關(guān)系曲線,V為電壓變化率,W為相應(yīng)的重量變化率。4在托盤(pán)的自由端加所有砝碼,調(diào)節(jié)差放增益旋鈕,使電壓表顯示對(duì)應(yīng)的量值,去除所有砝碼,調(diào)W1使電

11、壓表顯示零,這樣重復(fù)幾次即可。5在托盤(pán)上逐一加上砝碼,把電壓表的顯示值填入下表。并計(jì)算靈敏度。W(g)V(v)6托盤(pán)上放上一個(gè)重量未知的重物,記錄電壓表的顯示值,得出未知重物的重量注意事項(xiàng):砝碼和重物應(yīng)放在梁自由端的磁鋼上的同一點(diǎn)。思考: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)五熱電偶原理及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕嫉脑砑艾F(xiàn)象所需單元及附件:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電壓表、加熱器、熱電偶、數(shù)字溫度計(jì)(自備)、電源旋鈕初始位置:電壓表切換開(kāi)關(guān)置200mV擋,差動(dòng)放大器增益最大。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解熱電偶原理:兩種不同的金屬導(dǎo)體互相焊接成閉合回路時(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

12、,這一現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng),產(chǎn)生電流的電動(dòng)勢(shì)叫做熱電勢(shì)。通常把兩種不同金屬的這種組合稱(chēng)為熱電偶。具體熱電偶原理參考教課書(shū)。2解熱電偶在實(shí)驗(yàn)儀上的位置及符號(hào),實(shí)驗(yàn)儀所配的熱電偶是由銅康銅組成的簡(jiǎn)易熱電偶,分度號(hào)為T(mén)。實(shí)驗(yàn)儀有兩個(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(shì)為二者的總和。3按圖2接線,開(kāi)啟電源,調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕,使電壓表顯示零,記錄下自備溫度計(jì)的室溫。圖2 熱電偶實(shí)驗(yàn)接線參考圖4將可調(diào)直流電源電壓調(diào)制1V,再接入加熱器的一端,加熱器的另一端接地,觀察電壓表顯示值的變化,待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)

13、記錄下電壓表顯示的讀數(shù)E。5用數(shù)字溫度計(jì)測(cè)出上梁表面熱電偶處的溫度t并記錄下來(lái)。(注意:溫度計(jì)的測(cè)溫探頭不要觸到應(yīng)變片,只要觸及熱電偶處附近的梁體即可)。6逐步改變供電電源電壓為2V、3V 、4V,(注意!不能大于5伏)重復(fù)步驟4、5。7根據(jù)熱電偶的熱電勢(shì)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(chēng)測(cè)溫端)溫度。tn-熱電偶的冷端(自由端即熱電勢(shì)輸出端)溫度也就是室溫。to-0熱端溫度為t,冷端溫度為室溫時(shí)熱電勢(shì)。Eab(t,tn)=(f/v顯示表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))。熱端溫

14、度為室溫,冷端溫度為0,銅康銅的熱電勢(shì):Eab(tn,to):查附表的熱電偶自由端為0時(shí)的熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系即銅康銅熱電偶分度表,得到室溫(溫度計(jì)測(cè)得)時(shí)熱電勢(shì)。計(jì)算:熱端溫度為t,冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì),Eab(t,to),根據(jù)計(jì)算結(jié)果,查分度表得到溫度t。8熱電偶測(cè)得溫度值與自備溫度計(jì)測(cè)得溫度值相比較,計(jì)算測(cè)量誤差。(注意:本實(shí)驗(yàn)儀所配的熱電偶為簡(jiǎn)易熱電偶,并非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,可能誤差較大,只需按實(shí)際情況計(jì)算即可)。實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)閉電源,尤其是加熱器電源,其他旋鈕置原始位置。室溫(tn)讀數(shù):加熱電壓1V2V3V4V數(shù)字溫度計(jì)讀數(shù)測(cè)量點(diǎn)熱電勢(shì)計(jì)算溫度值測(cè)量誤差(%)思考:1為什么差動(dòng)放大器接入熱

15、電偶后需再調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器零點(diǎn)?2測(cè)量溫度產(chǎn)生的誤差原因有哪些?實(shí)驗(yàn)六移相器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私膺\(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路的原理及工作情況所需單元及部件:移相器、音頻振蕩器、雙線(雙蹤)示波器、電源實(shí)驗(yàn)步驟:1了解移相器在實(shí)驗(yàn)儀所在位置及電路原理(見(jiàn)圖3)。圖3 參考接線圖2將音頻振蕩器的信號(hào)引入移相器的輸入端(音頻信號(hào)從0、180插口輸出均可),開(kāi)啟電源。3將示波器的兩根線分別接到移相器的輸入和輸出端,調(diào)整示波器,觀察示波器的波形。旋動(dòng)移相器上的電位器,觀察兩個(gè)波形間相位的變化。改變音頻振蕩器的頻率,觀察不同頻率的最大移相范圍。思考:分析本移相器的工作原理,并解釋所觀察到的現(xiàn)象。提示:A1、R1、

16、R2、R3、C超前移相,在R3R1時(shí),KF1(j)=Vm/V=-(1-j RwC2)/(1+jR2C1),KF1()=1, F1()=- -2tg-1R2C1。A2、R4、R5、RW、C2滯后移相,在R5R4時(shí),KF2(j)=V/Vm=(1-jRwC2)/(1+jC2),KF2()=1, F2()=-2tg-1RwC1,2f 。分析:f一定時(shí)Rw=0K10K,相移及Rw一定時(shí),f變化相移。2如果將雙線示波器改為單蹤示波器,兩路信號(hào)分別從軸和軸送入,根據(jù)李沙育圖形是否可完成此實(shí)驗(yàn)?實(shí)驗(yàn)七相敏檢波器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庀嗝魴z波器的原理和工作情況。所需單元和部件:相敏檢波器、移相器、音頻振蕩器、雙線示

17、波器(自備)、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、轉(zhuǎn)速/頻率表、電源。有關(guān)旋鈕的初始位置:音頻振蕩器頻率為KHz,幅度置最?。鏁r(shí)針到底),直流穩(wěn)壓電源輸出調(diào)置于2V,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟: 1了解相敏檢波器和低通濾波器在實(shí)驗(yàn)儀面板上的符號(hào)。2根據(jù)圖4A的電路接線,將音頻振蕩器的信號(hào)0輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端(1),把直流穩(wěn)壓電源2V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端(5),把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端(1)和輸出端(3)組成一個(gè)測(cè)量線路。圖4 A3調(diào)整好示波器,開(kāi)啟電源,調(diào)整音頻振蕩器的幅度旋鈕,示波器輸出電壓為峰峰值4V。觀察輸入和輸出波的相位和幅值關(guān)系。4改變參考電壓的極性(除去直

18、流穩(wěn)壓電源2V輸出端與相敏檢波器參考輸入端(5)的連線,把直流穩(wěn)壓電源的2V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端(5),觀察輸入和輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由此可得出結(jié)論,當(dāng)參考電壓為正時(shí),輸入和輸出相,當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí),輸入和輸出相,此電路的放大倍數(shù)為倍。 5關(guān)閉電源,根據(jù)圖4B電路重新接線,將音頻振蕩器的信號(hào)從0輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端1,將從0輸出端輸出接至相敏檢波器的參考輸入端2,把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入1和輸出端3,將相敏檢波器輸出端3同時(shí)與低通濾波器的輸入端連接起來(lái),將低能濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來(lái),組成一個(gè)測(cè)量線路。圖4 B6開(kāi)啟電源,調(diào)整音頻振蕩器的

19、輸出幅度,同時(shí)記錄電壓表的讀數(shù),填入下表。單位:Vip-p0.5124816Vo7 關(guān)閉電源,根據(jù)圖C的電路重新接線,將音頻振蕩器的信號(hào)從輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端1,將從輸出端輸出接至移相器的輸入端,將從移相器輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端2,把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端1和輸出端3,將相敏檢波器輸出端3同時(shí)與低通濾波器輸入端連接起來(lái),將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來(lái),組成一測(cè)量線路。圖4 C8開(kāi)啟電源,轉(zhuǎn)動(dòng)移相器上的移相電位器,觀察示波器的顯示波形及電壓表的讀數(shù),使得輸出最大。9調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度,同時(shí)記錄電壓表的讀數(shù),填入下表。單位:Vip-p0.5

20、1246816Vo思考:根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以知道相敏檢波器的作用是什么? 移相器在實(shí)驗(yàn)線路中的作用是什么?(即參考端輸入波形相位的作用)在完成第五步驟后,將示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端1和附加觀察端6和2,觀察波形來(lái)回答相敏檢波器中的整形電路是將什么波轉(zhuǎn)換成什么波,相位如何?起什么作用?當(dāng)相敏檢波器的輸入與開(kāi)關(guān)信號(hào)同相時(shí),輸出是什么極性的什么波,電壓表的讀數(shù)是什么極性的最大值。實(shí)驗(yàn)八差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器原理及工作情況。所需單元及部件:音頻振蕩器、測(cè)微頭、示波器、電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺(tái)。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5

21、00mv/div ,第二通道靈敏度10mv/div,觸發(fā)選擇打到第一通道,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟:圖6 參考接線圖1根據(jù)圖6接線,將差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、雙線示波器連接起來(lái),組成一個(gè)測(cè)量線路。開(kāi)啟電源,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。2轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭使測(cè)微頭與振動(dòng)平臺(tái)吸合。再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭mm,使振動(dòng)平臺(tái)往上位移。往下旋動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)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)所得數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度。(式中為電壓變化,為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化),作出關(guān)系曲線。(mm)5mm4.8mm4.6mm0

22、.2mm0mm-0.2mm-4.8mm-5mmVo(p-p)思考:1根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,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(cè)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(chēng)作什么?由于什么原因造成?實(shí)驗(yàn)九差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明如何用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)線路對(duì)殘余電壓進(jìn)行補(bǔ)償。所需單元及部件:音頻振蕩器、測(cè)微頭、電橋、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)放大器、雙線示波器、振動(dòng)平臺(tái)、電源。有關(guān)旋鈕的初始位置:音頻振蕩器4kHzKHZ之間,雙線示波器第一通道靈敏度500mV/div,第二通道靈敏度1V/div

23、,觸發(fā)選擇打到第一通道,差動(dòng)放大器的增益旋到最大。實(shí)驗(yàn)步驟:1 按圖7接線,音頻振蕩從LV插口輸出,W1,W2,r,c,為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。2開(kāi)啟電源,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(cè)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(cè)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(guò)補(bǔ)償后的殘余電壓波形:為波形,這說(shuō)明波形中有分量。6經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的殘余電壓大小:V殘余p-p=V殘余p-p/100與實(shí)驗(yàn)十六未

24、經(jīng)補(bǔ)償殘余電壓相比較。7實(shí)驗(yàn)完畢后,關(guān)閉電源。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(lái)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。思考:本實(shí)驗(yàn)也可把電橋平衡網(wǎng)絡(luò)搬到次級(jí)圈上進(jìn)行零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償。圖7參考接線圖實(shí)驗(yàn)十差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。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、電橋、低通濾波器、轉(zhuǎn)速/頻率表、低頻振蕩器、激振器、示波器、電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕初始位置:音頻振蕩4kHzkHz之間,差動(dòng)放大器增益最大,低頻振蕩器頻率鈕置最小,幅值鈕置

25、中。實(shí)驗(yàn)步驟:6 按圖8的接線,調(diào)節(jié)測(cè)微頭遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)(不用測(cè)微頭),將低頻振蕩器中的鈕子開(kāi)關(guān)波動(dòng)到激振線圈的位置,開(kāi)啟電源,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)大幅度旋鈕)。圖8 參考接線圖2將音頻鈕置5KHz,幅度鈕置2Vp-p。用示波器觀察各單元,即:差放、檢波、低通輸出的波形(示波器軸掃描為ms/divms/div,Y軸CH1或CH2旋鈕打到0.2v2V)。調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波的時(shí)候,用示波器觀察相敏檢波的輸出信號(hào),是的輸出的信號(hào)為一個(gè)類(lèi)似于全波整流的波形就可以。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,接線如圖8所示,用示

26、波器觀察低通濾波器的輸出,讀出峰峰電壓值,記入數(shù)據(jù)的時(shí)候,在頻率超過(guò)20Hz的時(shí)候,由于振幅很小,不利于記入數(shù)據(jù),我們可以記入在7Hz左右的更多的數(shù)據(jù)。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,并與用應(yīng)變片測(cè)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相比較。5實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)閉電源。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(guò)大。問(wèn)題:如果用直流電壓表來(lái)讀數(shù),需增加哪些測(cè)量單元,測(cè)量線路該如何?實(shí)驗(yàn)十一電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流式傳感器的原理及工作性能所需單元及部件:渦

27、流變換器、電壓表、測(cè)微頭、鐵測(cè)片、渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、電源。實(shí)驗(yàn)步驟:裝好傳感器(傳感器對(duì)準(zhǔn)鐵測(cè)片安裝)和測(cè)微頭。觀察傳感器的結(jié)構(gòu),它是一個(gè)扁平線圈。用導(dǎo)線將傳感器接入渦流變換器輸入端,將輸出端接至電壓表,電壓表置于20V擋,見(jiàn)圖10,開(kāi)啟電源。圖10 參考接線圖用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形。如發(fā)現(xiàn)沒(méi)有振蕩波形出現(xiàn),再將被測(cè)體移開(kāi)一些。可見(jiàn),波形為波形,示波器的時(shí)基為us/cm,故振蕩頻率約為。適當(dāng)調(diào)節(jié)傳感器的高度,使其與被測(cè)鐵片接觸,從此開(kāi)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(huà)出曲線,指出大致的線性

28、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?jiàn),渦流傳感器最大的特點(diǎn)是,傳感器與被測(cè)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)閉電源。(mm)Vp-p(v)V(v)注意事項(xiàng):被測(cè)體與渦流傳感器測(cè)試探頭平面盡量平行,并將探頭盡量對(duì)準(zhǔn)被測(cè)體中間,以減少渦流損失。實(shí)驗(yàn)十二被測(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獗粶y(cè)體材料對(duì)渦流傳感器性能的影響。所需單元及部件:渦流傳感器、渦流變換器、鐵測(cè)片、電壓表、測(cè)微頭、鋁測(cè)片、振動(dòng)臺(tái)、電源。實(shí)驗(yàn)步驟:1安裝好渦流傳感器,調(diào)整好位置。裝好測(cè)微頭。2按圖11接線,檢查無(wú)誤,開(kāi)啟電源。3從傳感器與鐵測(cè)片

29、接觸開(kāi)始,旋動(dòng)測(cè)微頭改變傳感器與被測(cè)體的距離,記錄電壓表讀數(shù),到出現(xiàn)明顯的非線性為止,然后換上鋁測(cè)片重復(fù)上述過(guò)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)4根據(jù)所得結(jié)果,在同一坐標(biāo)紙上畫(huà)出被測(cè)體為鋁和鐵的兩條曲線,照實(shí)驗(yàn)二十二的方法計(jì)算靈敏度與線性度,比較它們的線性范圍和靈敏度。關(guān)閉電源??梢?jiàn),這種電渦流式傳感器在被測(cè)體不同時(shí)必須重新進(jìn)行工作。注意事項(xiàng):傳感器在初始時(shí)可能為出現(xiàn)一段死區(qū)。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。實(shí)驗(yàn)十三電渦流式傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流式傳感

30、器測(cè)量振動(dòng)的原理和方法。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(cè)片、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、激振線圈、電壓表、轉(zhuǎn)速/頻率表、示波器、電源。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)壓電源調(diào)置。實(shí)驗(yàn)步驟:1轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微器,將振動(dòng)平臺(tái)中間的磁鐵與測(cè)微頭分離,使梁振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住(這時(shí)振動(dòng)臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)),適當(dāng)調(diào)節(jié)渦流傳感器頭的高低位置(目測(cè))。2根據(jù)圖11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、電壓表、直流穩(wěn)壓電源連接起來(lái),組成一個(gè)測(cè)量線路(這時(shí)直流穩(wěn)壓電源應(yīng)調(diào)置于4),電壓表置20V擋,開(kāi)啟電源。圖11 參考接線圖

31、 3調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡(luò),使電壓表讀數(shù)為零。4去除差動(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(lái),將轉(zhuǎn)速頻率表并將低頻振蕩器中的鈕子開(kāi)關(guān)打向激振線圈的位置。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)頻率,調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表監(jiān)測(cè)頻率,用示波器讀出峰峰值填入下表,關(guān)閉電源。F/(Hz)3HZ25HZV/(P-P)思考:1根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以知道振動(dòng)臺(tái)的自振頻率大致為多少?2如果已知被測(cè)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(lái)測(cè)量振動(dòng)頻率,工作點(diǎn)問(wèn)題是否仍十分重要?實(shí)驗(yàn)十四電渦傳感器應(yīng)用電子秤之三實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳器在靜態(tài)測(cè)量中的

32、應(yīng)用。所需單元及部件:渦流傳感器、渦流變換器、電壓表、砝碼、差動(dòng)放大器、電橋、鐵測(cè)片、電源。有關(guān)旋鈕初始位置:電壓表置20V擋,差動(dòng)放大器增益旋至最小。實(shí)驗(yàn)步驟:1按圖11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(cè)體之間的距離為線性終端處附近,目測(cè))。 3開(kāi)啟電源,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:(g)V(v)5在平臺(tái)上放一重物,記下電壓表讀數(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出V-W曲線,計(jì)算靈敏度及重物的重量。說(shuō)明:差動(dòng)放大器的增益適當(dāng),視指示而定。注意事項(xiàng):砝碼重物不得使位移超出線性范圍。做此實(shí)驗(yàn)應(yīng)與電子秤之一、之二

33、相比較。實(shí)驗(yàn)十五霍爾式傳感器的特性直流激勵(lì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅鞯脑砼c特性。所需單元及部件:霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、電壓表、直流穩(wěn)壓電源、測(cè)微頭、振動(dòng)平臺(tái)、電源。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擋,直流穩(wěn)壓電源調(diào)置1.5V,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及在實(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)?;魻柶惭b在實(shí)驗(yàn)儀的振動(dòng)圓盤(pán)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(kāi)啟電源將差動(dòng)放大器調(diào)零后,增益置最小,關(guān)閉電源,根據(jù)圖12接線,Rw、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖12 參考接線圖3裝好測(cè)微頭,調(diào)節(jié)

34、測(cè)微頭與振動(dòng)臺(tái)吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。是電壓表指示接近于0 。4開(kāi)啟電源調(diào)整Rw使電壓表指示為零。上下旋動(dòng)測(cè)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:位移X(mm)向上 Uout(V)向下 Uout(V)5根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出V-X曲線,指出線性范圍,求出靈敏度。本實(shí)驗(yàn)測(cè)出的實(shí)際上是磁場(chǎng)情況,磁場(chǎng)分布為梯度磁場(chǎng)與磁場(chǎng)分布有很大差異,位移測(cè)量的線性度,靈敏度與磁場(chǎng)分布有很大關(guān)系。6實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉電源,各旋鈕置初始位置。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(cè)量過(guò)程中不能移動(dòng)磁路系統(tǒng)。3激勵(lì)電壓不能大于2V,以免

35、損壞霍爾片。實(shí)驗(yàn)十六霍爾式傳感器的應(yīng)用電子秤之四實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟陟o態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用。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、電壓表、電源、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕初始位置:直流穩(wěn)壓電源,電壓表?yè)?,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟:1開(kāi)啟電源將差動(dòng)放大器調(diào)零,關(guān)閉電源。2調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。3按圖13接線,開(kāi)啟電源,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(chēng)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)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出曲線,求得未知重量。注意事項(xiàng):1此霍爾傳感器的線性范圍較小,所以砝碼和重物不應(yīng)太重。

36、2砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。實(shí)驗(yàn)十七霍爾式傳感的特性交流激勵(lì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)霍爾片的特性所需單元及部件:霍爾片、磁路系統(tǒng)、音頻振蕩、差動(dòng)放大器、測(cè)微頭、電橋、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電源、電壓表、示波器、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕初始位置:音頻振蕩器KHz,放大器增益最大,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟:1開(kāi)啟電源將差放調(diào)零,關(guān)閉電源。2調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。按圖13B接線,開(kāi)啟電源,將音頻振蕩器的輸出幅度調(diào)到5Vp-p值,差放增益置最小。利用示波器和電壓表按照實(shí)驗(yàn)十的方法調(diào)整好Rw1、Rw2及移相器。再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)臺(tái)吸合并繼續(xù)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使電壓表顯示零(電壓表置20V擋)。圖13

37、A 總體框圖3 旋動(dòng)測(cè)微頭,每隔0.1mm記下表頭讀數(shù)填入下表:X(mm)V(v)4找出線性范圍,計(jì)算靈敏度。圖13B 參考接線圖注意事項(xiàng):交流激勵(lì)信號(hào)必須從電壓輸出端0或LV輸出,幅度應(yīng)限制在峰峰值以下,以免霍爾片產(chǎn)生自熱現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)十八霍爾式傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟谡駝?dòng)測(cè)量中的應(yīng)用。所需單元及部件:霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、電橋、移相器、相敏檢波器、低通濾波、低頻振蕩器、音頻振蕩器、振動(dòng)平臺(tái)、電源、激振線圈、雙線示波器。有關(guān)旋鈕初始位置:差動(dòng)放大器增益旋最大,音頻振蕩器KHz。實(shí)驗(yàn)步驟:1開(kāi)啟電源,差動(dòng)放大器輸入短接并接地,調(diào)零后,關(guān)閉電源。2根據(jù)電路圖14結(jié)構(gòu),

38、將霍爾式傳感器,直流穩(wěn)壓電源,電橋平衡網(wǎng)絡(luò),差動(dòng)放大器,電壓表連接起來(lái),組成一個(gè)測(cè)量線路(電壓表應(yīng)置于20V擋,基本保持實(shí)驗(yàn)18電路),并將差放增益置最小。圖14A 總體框圖2 開(kāi)啟電源,轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,將振動(dòng)平臺(tái)中間的磁鐵與測(cè)微頭分離并遠(yuǎn)離,使梁振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住(這時(shí)振動(dòng)臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài))。3 調(diào)整電橋平衡電位器W和W2,使電壓表指示為零。圖14B 總體框圖5去除差動(dòng)放大器與電壓表的連線,將差動(dòng)放大器的輸出與示波器相連,將轉(zhuǎn)速頻率表,撥至頻率表,并將低頻振蕩器的輸出端與激振線圈相連后再用轉(zhuǎn)速頻率表表監(jiān)測(cè)頻率。6低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至某一位置,調(diào)節(jié)低頻振蕩頻率(頻率表監(jiān)測(cè)頻率),用示波器

39、讀出低通濾波器輸出的峰峰值填入下表:F(Hz)Vp-p思考:根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以知道振動(dòng)平臺(tái)的自振頻率大致為多少。在某一頻率固定時(shí),調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度旋鈕,改變梁的振動(dòng)幅度,通過(guò)示波器讀出的數(shù)據(jù)是否可以推算出梁振動(dòng)時(shí)的位移距離。試想一下,用其他方法來(lái)測(cè)振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)時(shí)的位移范圍,并與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。注意事項(xiàng):應(yīng)仔細(xì)調(diào)整磁路部分,使傳感器工作在梯度磁場(chǎng)中,否則靈敏度將大大下降。實(shí)驗(yàn)十九磁電式傳感器的性能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛絺鞲衅鞯脑砑靶阅堋K鑶卧安考翰顒?dòng)放大器、渦流變換器、激振器、示波器、磁電式傳感器、渦流傳感器、振動(dòng)平臺(tái)、電源。有關(guān)旋鈕的初始位置:差動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間,低頻

40、振蕩器的幅度旋鈕置于最小,轉(zhuǎn)速頻率表置頻率擋。實(shí)驗(yàn)步驟:1觀察磁電式傳感器的結(jié)構(gòu),根據(jù)圖16的電路結(jié)構(gòu),將磁電式傳感器,差動(dòng)放大器,低通濾波器,雙線示波器連接起來(lái),組成一個(gè)測(cè)量線路,并將低頻振蕩器的輸出端與頻率表的輸入端相連,開(kāi)電源。2調(diào)整好示波器,低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至某一位置,調(diào)節(jié)頻率,調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表監(jiān)測(cè)頻率,用示波器讀出峰峰值填入下表:F(HZ)25V(p-p)3 拆去磁電傳感器的引線,把渦流傳感器經(jīng)渦流變換器后接入低通濾波器,再用示波器觀察輸出波形(波形好壞與渦流傳感器的安裝位置有關(guān),參照渦流傳感器的實(shí)驗(yàn))并與磁電傳感器的輸出波形相比較。圖16參考接線圖思考:1試回答磁電式傳感器的

41、特點(diǎn)?2比較磁電式傳感器與渦流傳感器輸出波形的相位有什么不同,為什么?實(shí)驗(yàn)二十壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鞯脑?、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。所需單元及設(shè)備:低頻振蕩器、電荷放大器、低通濾波器、單芯屏蔽線、壓電傳感器、雙線示波器、激振線圈、磁電傳感器、轉(zhuǎn)速頻率表、電源、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕的初始位置:低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小,轉(zhuǎn)速頻率表置頻率擋。實(shí)驗(yàn)步驟:1觀察壓電式傳感器的結(jié)構(gòu),根據(jù)圖14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(lái),組成一個(gè)測(cè)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14 參考接線圖2將低頻振蕩信號(hào)中的鈕子開(kāi)關(guān)打向激振線圈,并用

42、導(dǎo)線將低頻信號(hào)輸出接入頻率表。3調(diào)整好示波器,低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至最大,調(diào)節(jié)頻率,調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表監(jiān)測(cè)頻率,用示波器讀出峰峰值填入下表:F(HZ)571215172025V(p-p)4示波器的另一通道觀察磁電式傳感器的輸出波形,并與壓電波形相比較觀察其波形相位差。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)二十一差動(dòng)變面積式電容傳感器的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及其特性。所需單元及部件:電容傳感器、差動(dòng)放大器、低通濾波器、電壓表、激振器、示波器有關(guān)旋鈕的初始位置:差

43、動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間,電壓表置于表?yè)酢?shí)驗(yàn)步驟:1按圖15接線。圖15 參考接線圖 2電壓表打到20V,調(diào)節(jié)測(cè)微頭,使輸出為零。3 轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,每次0.1mm,記下此時(shí)測(cè)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)靜片覆蓋面積最大為止。X(mm)V(mv)4退回測(cè)微頭至初始位置。并開(kāi)始以相反方向旋動(dòng)。同上法,記下X(mm)及 V(mv)值。5計(jì)算系統(tǒng)靈敏度。(式中為電壓變化,為相應(yīng)的梁端位移變化),并作出關(guān)系曲線。X(mm)V(mv)卸下測(cè)微頭,斷開(kāi)電壓表,將低頻信號(hào)中的鈕子開(kāi)關(guān)打向激振線圈,用示波器觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)二十二擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器實(shí)驗(yàn)基本原理:擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器是

44、利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件,也就是在單晶硅的基片上用擴(kuò)散工藝(或離子注入及濺射工藝)制成一定形狀的應(yīng)變?cè)?,?dāng)它受到壓力作用時(shí),應(yīng)變?cè)碾娮璋l(fā)生變化,從而使輸出電壓變化。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器的工作原理和工作情況。所需單元及部件:電源、直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電壓顯示表、壓阻式傳感器(差壓)、“U”形管及其加壓配件或壓力計(jì)。旋鈕初始位置:直流穩(wěn)壓電源調(diào)置4V,電壓表切換開(kāi)關(guān)置于2V擋,差放增益適中或最大,電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解所需單元、部件、傳感器的符號(hào)及在儀器上的位置。2如圖16將傳感器及電路連好,注意接線正確,否則易損壞元器件,差放接成同相、反相均可。圖16 參考

45、接線圖3如圖17接好傳感器供壓回路,傳感器具有兩個(gè)氣咀、一個(gè)高壓咀一個(gè)低壓咀,當(dāng)高壓咀接入正壓力時(shí)(相對(duì)于低壓咀)輸出為正,反之為負(fù)。圖17 連接圖 4、將加壓皮囊上單向調(diào)節(jié)閥的鎖緊螺絲擰松。觀察壓力表 5、開(kāi)啟電源,調(diào)整差放零位旋鈕,使電壓表指示盡可能為零,記下此時(shí)電壓表讀數(shù)6、擰緊皮囊上單向調(diào)節(jié)閥的鎖緊螺絲,輕按加壓皮囊,注意不要用力太大,否則壓力表急劇上升,軟管間因壓力大出現(xiàn)封閉性不良,且電壓表有壓力指示時(shí),記下此時(shí)的讀數(shù),然后每隔這一刻度差,記下讀數(shù),并將數(shù)據(jù)填入下表:壓力(kpa)電壓(Mv)注:根據(jù)所得的結(jié)果計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S= VP,并作出V-P關(guān)系曲線,找出線性區(qū)域。作為液面計(jì)時(shí)

46、使用,進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定方法:擰松皮囊上的鎖緊螺絲,調(diào)差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕使電壓表的讀數(shù)為零,擰緊鎖緊螺絲,手壓皮囊,調(diào)差動(dòng)放大器的增益使電壓表的指示壓力表讀數(shù)一致,這樣重復(fù)操作零位、增益調(diào)試幾次到滿意為止。注意事項(xiàng):1應(yīng)檢查加壓氣體回路是否有漏氣現(xiàn)象。氣囊上單向調(diào)節(jié)閥的鎖緊螺絲是否擰緊。2如讀數(shù)誤差較大,應(yīng)檢查氣管是否有折壓現(xiàn)象,造成傳感器與壓力表之間的供氣壓力不均勻。3如覺(jué)得差動(dòng)放大器增益不理想,可調(diào)整其“增益”旋鈕,不過(guò)此時(shí)應(yīng)重新調(diào)整零位。調(diào)好以后在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不得再改變其位置。4實(shí)驗(yàn)完畢必須關(guān)閉電源后再拆去實(shí)驗(yàn)連接線。(拆去實(shí)驗(yàn)連接線時(shí)要注意手要拿住連接線頭部拉起,以免拉斷實(shí)驗(yàn)連接線。)思

47、考:差壓傳感器是否可用作真空度以及負(fù)壓測(cè)試?實(shí)驗(yàn)二十三光纖位移傳感器靜態(tài)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和性能。所需單元及部件:電源、電壓表、光纖傳感器、振動(dòng)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)步驟:1觀察光纖位移傳感器結(jié)構(gòu),它由兩束光纖混合后,組成Y形光纖,探頭固定在Z型安裝架上,外表為螺絲的端面為半圓分布;2了解振動(dòng)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)儀上的位置(實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)面上右邊的圓盤(pán),在振動(dòng)臺(tái)上貼有反射紙作為光的反射面)。3如圖18接線:因光/電轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已安裝好,所以可將電信號(hào)直接經(jīng)差動(dòng)放大器放大。電壓顯示表的切換開(kāi)關(guān)置2V擋,開(kāi)啟電源。圖18 參考接線圖 4旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭,使光纖探頭與振動(dòng)臺(tái)面接觸,調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益最大,調(diào)節(jié)差動(dòng)

48、放大器零位旋鈕使電壓表讀數(shù)盡量為零,旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使貼有反射紙的被測(cè)體慢慢離開(kāi)探頭,觀察電壓讀數(shù)由小大小的變化。5旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使電壓表指示重新回零;旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭,每隔0.05mm讀出電壓表的讀數(shù),并將其填入下表:X(mm)0.050.100.150.2010.00指示(V)6關(guān)閉電源,把所有旋鈕復(fù)原到初始位置。7作出V-X曲線,計(jì)算靈敏度S=VX及線性范圍。實(shí)驗(yàn)二十四光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的動(dòng)態(tài)應(yīng)用。所需單元及部件:電源、差動(dòng)放大器、光纖位移傳感器、低通濾波器、振動(dòng)臺(tái)、低頻振蕩器、激振線圈、示波器。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解激振線圈在實(shí)驗(yàn)儀上所在位置及激振線圈的符號(hào)。2在實(shí)驗(yàn)三十

49、一中的電路中接入低通濾波器和示波器,如圖19接線。圖19參考接線圖 3將測(cè)微頭與振動(dòng)臺(tái)面脫離,測(cè)微頭遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。將光纖探頭與振動(dòng)臺(tái)反射紙的距離調(diào)整在光纖傳感器工作點(diǎn)即線性段中點(diǎn)上(利用靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)中得到的特性曲線,選擇線性中點(diǎn)的距離為工作點(diǎn),目測(cè)振動(dòng)臺(tái)上的反射紙與光纖探頭端面之間的相對(duì)距離即線性區(qū)X的中點(diǎn))。4將低頻振蕩信號(hào)中的鈕子開(kāi)關(guān)打向激振線圈,開(kāi)啟電源,調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕,使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)且振動(dòng)幅度適中。5保持低頻振蕩器輸出的Vp-p幅值不變,改變低頻振蕩器的頻率(用示波器觀察低頻振蕩器輸出的Vp-p值為一定值,在改變頻率的同時(shí)如幅值發(fā)生變化則調(diào)整幅度旋鈕使Vp-p相同),將頻率

50、和示波器上所測(cè)的峰峰值(此時(shí)的峰峰值Vp-p是指經(jīng)低通后的Vp-p)填入下表,并作出幅頻特性圖:幅度(Vp-p)頻率(Hz)6關(guān)閉電源,把所有旋鈕復(fù)原到原始最小位置。實(shí)驗(yàn)二十五光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量二實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的測(cè)速運(yùn)用。所需單元及部件:電機(jī)、差動(dòng)放大器、小電機(jī)、電壓表、光纖位移傳感器、直流穩(wěn)壓電源、電源、示波器。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解電機(jī)控制,小電機(jī)(小電機(jī)端面上貼有兩張反射紙)在實(shí)驗(yàn)儀上所在的位置,小電機(jī)在振動(dòng)臺(tái)的左邊。2按圖20接線,將差動(dòng)放大器的增益置最大,電壓表的切換開(kāi)關(guān)置2V,開(kāi)啟電源。圖20 參考接線圖 3將光纖探頭移至電機(jī)上方對(duì)準(zhǔn)電機(jī)上的反光紙,調(diào)節(jié)光纖傳感器的高

51、度,使電壓表顯示最大。再用手稍微轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī),讓反光面避開(kāi)光纖探頭。調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零,使電壓表顯示接近零。4將直流穩(wěn)壓電源調(diào)置10V,在電機(jī)單元的V+處接入+10V電壓,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。5轉(zhuǎn)速/頻率表置轉(zhuǎn)速擋顯示轉(zhuǎn)速,用示波器觀察。輸出端的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。(Vp-p=4V)。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候不容易看出示波器的信號(hào),應(yīng)該將給定電機(jī)的電壓降低,使轉(zhuǎn)速低一點(diǎn)的時(shí)候觀察并計(jì)入數(shù)據(jù)。6根據(jù)脈沖信號(hào)的頻率(由于頻率表用的是60刻尺的標(biāo)準(zhǔn),所以實(shí)際的頻率應(yīng)該是頻率表顯示值得十二分之一)及電機(jī)上反光片的數(shù)目換算出此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。7實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉電源,拆除接線,把所有旋鈕復(fù)原。注:如示波器上觀察不到脈沖波形

52、而實(shí)驗(yàn)(二)又正常,請(qǐng)調(diào)整探頭與電機(jī)間的距離,同時(shí)檢查一下示波器的輸入衰減開(kāi)關(guān)位置是否合適(建議使用不帶衰減的探頭)。實(shí)驗(yàn)二十六 PN結(jié)溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)基本原理:晶體二極管或三極管的PN結(jié)電壓是隨溫度變化的。例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1時(shí),下降約2.1mV,利用這種特性可做成各種各樣的PN結(jié)溫度傳感器。它具有線性好、時(shí)間常數(shù)小(0.22秒),靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),測(cè)溫范圍為-50+150。其不足之處是離散性大,互換性較差。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釶N結(jié)溫度傳感器的特性及工作情況。所需單元:電源、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、15V穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電壓放大器、電壓表、加熱器、電橋、水銀溫度計(jì) (自備)。旋

53、鈕初始位置:直流穩(wěn)壓電源6V擋,差放增益最小逆時(shí)針到底(1倍),電壓放大器幅度最大4.5倍。實(shí)驗(yàn)步驟:1了解PN結(jié),加熱器,電橋在實(shí)驗(yàn)儀所在的位置及它們的符號(hào)。2觀察PN結(jié)傳感器結(jié)構(gòu)、用數(shù)字萬(wàn)用表“二極管”擋,測(cè)量PN結(jié)正反向的結(jié)電壓,得出其結(jié)果。3把直流穩(wěn)壓電源V+插口用所配的專(zhuān)用電阻線(51K)與PN結(jié)傳感器的正端相連,并按圖21接好放大電路,注意各旋鈕的初始位置,電壓表置2V擋。圖21 參考接線圖 4開(kāi)啟電源,調(diào)節(jié)RD(W1)電位器,使電壓表指示為零,同時(shí)記下此時(shí)水銀溫度計(jì)的室溫值(t)。5將-15V接入加熱器(15V在低頻振蕩器右下角),觀察電壓表讀數(shù)的變化,因PN結(jié)溫度傳感器的溫度變化靈敏度約為:-2.1m

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