工學(xué)傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、目錄使用說明實(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)變片性能單臂電橋?qū)嶒?yàn)二 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實(shí)驗(yàn)三 箔式應(yīng)變片的溫度效應(yīng)實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變電路的溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)五 半導(dǎo)體應(yīng)變片的性能實(shí)驗(yàn)六 半導(dǎo)體應(yīng)變片直流半橋測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)七 箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較實(shí)驗(yàn)八 移相器試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 相敏檢波器試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 箔式應(yīng)變片組成的交流全橋?qū)嶒?yàn)十一 激勵(lì)頻率對(duì)交流全橋的影響實(shí)驗(yàn)十二 交流全橋的應(yīng)用振幅檢測(cè)實(shí)驗(yàn)十三 交流全橋組成的電子秤 /實(shí)驗(yàn)十四 差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)十五 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)十六 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)十七 差動(dòng)變壓器的振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)十八 差動(dòng)螺管式電感傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)十九

2、 差動(dòng)螺管式電感傳感器振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)二十 激勵(lì)頻率對(duì)電感傳感器的影響實(shí)驗(yàn)二十一 熱電式傳感器熱電偶實(shí)驗(yàn)二十二 熱敏式溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十三 PN 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)二十四 光纖位移傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)二十五 光纖傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)二十六 光電傳感器的應(yīng)用光電轉(zhuǎn)速測(cè)試實(shí)驗(yàn)二十七 霍爾式傳感器的支流激勵(lì)特性實(shí)驗(yàn)二十八 霍爾式傳感器的交流激勵(lì)特性實(shí)驗(yàn)二十九 霍爾式傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)三十 霍爾式傳感器的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)三十一 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)三十二 被測(cè)材料對(duì)電渦流傳感器的特性的影響實(shí)驗(yàn)三十三 電渦流式傳感器的振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)三十四 電渦流傳感器的稱重實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十五 電渦流傳感器電機(jī)測(cè)速試驗(yàn)

3、實(shí)驗(yàn)三十六 磁電式傳感器實(shí)驗(yàn)三十七 壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)三十八 電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)三十九 力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)四十 雙平行梁的動(dòng)態(tài)特性正弦穩(wěn)態(tài)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)四十一 微機(jī)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集處理使用說明CSY系列傳感器系列實(shí)驗(yàn)儀是用于檢測(cè)儀表類課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)的多功能教學(xué)儀器。其特點(diǎn)是集被檢測(cè)、各種傳感器、信號(hào)與激勵(lì)、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)。通過這些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者可以對(duì)各種不同的傳感器計(jì)測(cè)量電路原理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)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)儀主要由實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)

4、、處理電路、信號(hào)與顯示電路三部分組成。一、 位于儀器頂部的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)部分，左邊是一副平行式懸梁臂，梁上裝有應(yīng)變式、熱敏式、PN結(jié)溫度式、熱電式和壓電加速度五種傳感器。平行梁上梁的上表面和下梁的下表面對(duì)應(yīng)地貼有八片應(yīng)變片，受力工作片分別用符號(hào)和表示。其中六片為金屬箔片式（BHF-350）。橫向所貼得兩片為溫度補(bǔ)償片，用符號(hào)和表示。片上標(biāo)有“BY”字樣的為半導(dǎo)體式應(yīng)變片，靈敏系數(shù)130。熱電式（熱電偶）：串接工作的兩個(gè)銅康銅熱點(diǎn)偶分別裝在上、下梁表面，冷端溫度為環(huán)境溫度。分度表見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。熱敏式：上梁表面裝有玻璃珠狀的半導(dǎo)體熱敏電阻MF-51,負(fù)溫度系數(shù)，25時(shí)阻值為810K。PN結(jié)溫度式：根據(jù)

5、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度特性所制成的具有良好線性范圍的溫度傳感器。壓電加速度式：位于懸梁右部，有PZT-5雙壓電晶片，銅質(zhì)量塊和壓簧組成，裝在透明外殼中。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊是由裝于機(jī)內(nèi)部的另一副平行梁帶動(dòng)的圓盤式工作臺(tái)。圓盤周圍一圈所安裝有（儀逆時(shí)針方向）電感式（差動(dòng)變壓器）、電容式、磁電式、霍爾式、電渦流式五種傳感器。電感式（差動(dòng)變壓器）：由初級(jí)線圈Li和兩個(gè)次級(jí)線圈L。繞制而成的空心線圈，圓柱形鐵氧體鐵心置于線圈中間，測(cè)量范圍>10mm。電容式：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：有一組線圈和動(dòng)鐵（永久磁鋼）組成，靈敏度0.4V/m/s?；?/p>

6、爾式：HZ-1半導(dǎo)體霍爾片至于兩個(gè)半圓形永久磁鋼形成的梯度磁場(chǎng)中，線性范圍3mm。電渦流式：多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬渦流片組成的傳感器，線性范圍>1mm。光電式傳感器裝于電機(jī)側(cè)旁。兩幅平行式懸梁臂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”帶動(dòng)，左邊平行式懸梁臂由“激振”帶動(dòng)。為進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)，左邊懸梁臂之間裝有電加熱器一組，加熱電源取自15V直流電源，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、激振線圈得引線端均位于儀器下部面板最上端一樣。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上還裝有測(cè)電機(jī)一組及控制、調(diào)速開關(guān)。兩只測(cè)微頭分別裝在左右兩邊的支架上。二、 信號(hào)及顯示部分：位于儀器

7、上部面板低頻振蕩器：130Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V，最大輸出電流0.5A，Vi端插口可提供用作電流放大器。音頻振蕩器：0.4KHz10KHz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0.5A。支流穩(wěn)壓電源：±15V，提供儀器電路工作電源和實(shí)驗(yàn)溫度的加熱電源，最大輸出1.5A。±2V±10V,相距2V，分五檔輸出，提供直流信號(hào)源，最大輸出電流1.5A。數(shù)字式電壓/頻率表：位顯示，分2V、20V、2KHz、20KHz四檔，靈敏度50mV,頻率顯示5Hz20KHz。指針式直流毫伏表：測(cè)量范圍500Mv、50

8、mV、5mV三檔，精度2.5%。三、處理電路：位于儀器下部面板電橋：用于組成應(yīng)變電橋，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350標(biāo)準(zhǔn)電阻，WD為直流態(tài)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)比例直流放大器，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)行光纖傳感器。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-p,移相范圍±40°（對(duì)頻率有所變化）。相敏

9、檢波器：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：電容反饋是放大器，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倍的電阻放大器。渦流變換器：變頻是調(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：根據(jù)輸入端熱敏電阻值及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。以其下部面板左下角處的開關(guān)控制處理電路的±15V工作電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)勿關(guān)掉。指針式毫伏表工作前需要對(duì)地

10、短路調(diào)零，去掉短路線后指針有所偏轉(zhuǎn)是正?，F(xiàn)象，不影響測(cè)試。請(qǐng)用戶注意，本儀器時(shí)實(shí)驗(yàn)儀器，各電路完成的實(shí)驗(yàn)主要目的的是對(duì)各傳感器測(cè)試電路作定性的驗(yàn)證，而非工程應(yīng)用型的傳感器定量測(cè)試。各電路和傳感器性能建議通過以下實(shí)驗(yàn)檢查是否正常：1 應(yīng)變片及差動(dòng)放大器，參考附圖2進(jìn)行單臂、半橋和全橋?qū)嶒?yàn)，各應(yīng)變片是否正?？捎萌f用表電阻檔在應(yīng)變片兩端測(cè)量，各接線圖兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間即為一實(shí)驗(yàn)接插線，接插線可多跟迭插，為保證接觸良好插入插孔后請(qǐng)將插頭稍許旋轉(zhuǎn)。2 半導(dǎo)體應(yīng)變片，進(jìn)行半導(dǎo)體應(yīng)變片直流半橋?qū)嶒?yàn)。3 熱電偶，按附圖4接線，加熱器接15V電源，另一端接地，觀察隨溫度升高熱電勢(shì)的變化。4 熱敏式，按附圖5接線，進(jìn)行“

11、熱敏傳感器實(shí)驗(yàn)”，電熱加熱升溫觀察隨溫度升高“V0”端輸出電壓變化情況，注意熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)。5 P-N結(jié)溫度時(shí)，進(jìn)行P-N結(jié)溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，注意電壓表2V檔顯示值為絕對(duì)溫度T。6 進(jìn)行“移相實(shí)驗(yàn)”，用雙蹤示波器觀察兩通道波形。7 進(jìn)行“相敏檢波器實(shí)驗(yàn)”，相敏檢波端口序數(shù)請(qǐng)參照附圖6，其中4端為參考電壓輸入端。8 進(jìn)行“電容式傳感器特性”實(shí)驗(yàn)，接線參照附圖7。當(dāng)震動(dòng)原判帶動(dòng)動(dòng)片上下移動(dòng)時(shí)，電容變換器V0端電壓應(yīng)正負(fù)過零變化。9 進(jìn)行“光纖傳感器位移測(cè)量”光線探頭可安裝在原電渦流線圈的橫支架上固定，端面垂直于鍍鉻反射片，旋動(dòng)測(cè)微頭帶動(dòng)反射片位置變化，從“V0”端讀出電壓變化值。光電變換器

12、“F0”端讀出頻率變化方波信號(hào)，測(cè)量變化時(shí)可參照“光纖傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量”步驟進(jìn)行。10 進(jìn)行光電式傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)，Vf端輸出的是頻率信號(hào)。11 降低頻振蕩器輸出信號(hào)送入低通濾波器輸入端、輸出端用示波器觀察，注意根據(jù)低通輸出幅值調(diào)節(jié)輸入信號(hào)大小。12 進(jìn)行“差動(dòng)變壓器性能”實(shí)驗(yàn)，檢查電感式傳感器性能，實(shí)驗(yàn)前要找出次級(jí)線圈同名端，次級(jí)所接示波器為懸浮工作狀態(tài)。13 進(jìn)行“霍爾式傳感器直流激勵(lì)特性”實(shí)驗(yàn)，接線參照附圖9，直流激勵(lì)信號(hào)絕對(duì)不能大于±2V，否則一定會(huì)造成霍爾元件燒壞。14 進(jìn)行“磁電式傳感器”實(shí)驗(yàn)，磁電傳感器兩端接差動(dòng)放大器輸入端，用示波器觀察輸出波形，參見附圖12。15 進(jìn)行“

13、壓電加速度傳感器”實(shí)驗(yàn)，接線參加附圖13。此實(shí)驗(yàn)與上述第12項(xiàng)內(nèi)容均無定量要求。16 進(jìn)行“電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定”實(shí)驗(yàn)，接線參照?qǐng)D11，其中示波器觀察波形端口應(yīng)在渦流變換器的左上方，即接電渦流線圈處，有上端口味輸出經(jīng)整流后的直流電壓。17 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)采集處理說明。數(shù)據(jù)采集卡已裝入儀器中，其中A/D轉(zhuǎn)換12位轉(zhuǎn)換器，無漏碼最大分辨率1/2048（即0.05%），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)試驗(yàn)（如應(yīng)變電橋單臂實(shí)驗(yàn)）時(shí)選用合適的兩城，以正確選取信號(hào)。儀器后部的RS232接口情節(jié)計(jì)算機(jī)COM2口串行工作。否則計(jì)算機(jī)收不到信號(hào)。儀器工作時(shí)需

14、良好的接地，以減少干擾信號(hào)，并盡量遠(yuǎn)離電磁干擾源。上述檢查及實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瓿蓜t整臺(tái)儀器各部分均為正常。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)接線無誤的情況下開啟電源，要盡量避免電源短路情況的發(fā)生，加熱時(shí)“15V”電源不能直接接入應(yīng)變片、熱敏電阻和熱點(diǎn)偶。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上各傳感器部分位置不太正確可以松動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲稍作調(diào)整，已按下振動(dòng)梁松手，各部分能隨梁上下振動(dòng)而無碰擦為益。附件中的稱重平臺(tái)是在實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊的懸梁臂旁的測(cè)微頭去開后裝于頂端的永久磁鋼上方，環(huán)形圓片代替砝碼做稱重實(shí)驗(yàn)。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)以需防塵，以保證實(shí)驗(yàn)接觸良好，儀器正常工

15、作溫度040。實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能單臂電橋一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康兀? 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。2 測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。3 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)變片式最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)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，其阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測(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)電路中的一中，當(dāng)電路平衡時(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

16、、R4/R4中，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；;當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)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)放大電路、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、電壓表。四、 試驗(yàn)步驟：1 調(diào)零。開啟儀器電源，差動(dòng)放大電路增益置100倍（順時(shí)針方向旋到底），“+、-”輸入端用實(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)放大其輸出電壓為零，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，是指針居“零”位。拔掉

17、短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入懸空時(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)部件用線連成測(cè)試橋路。橋路中R1、R2、R3、R4和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作）。直流激勵(lì)電源為±4V。測(cè)微頭裝于懸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)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)節(jié)電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。4 旋轉(zhuǎn)微測(cè)頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作為向上和鄉(xiāng)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)0.5mm記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值，并列表。位移mm電壓V根據(jù)表中所

18、測(cè)的數(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一、 實(shí)驗(yàn)原理：說明實(shí)際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理。已知單臂、半橋和全控電路的R分別為R/R、2R/R、4R/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于1/4·E·R,電橋靈敏度分別為1/4E、1/2E和E。由

19、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大小無關(guān)。二、 實(shí)驗(yàn)所需部件直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動(dòng)放大電路、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、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)軸上描出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)電壓不能過大，以免造成應(yīng)變片自熱損

20、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，在負(fù)的最大值，因此容易造成零點(diǎn)漂移，因此計(jì)算靈敏度時(shí)可將正X的靈敏度與負(fù)的X的靈敏度分開計(jì)算。在求平均值，以后實(shí)驗(yàn)中凡需過零的實(shí)驗(yàn)均可采用此種方法。實(shí)驗(yàn)三 箔式應(yīng)變片的溫度效應(yīng)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明溫度變化對(duì)應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)的影響。二、 實(shí)驗(yàn)原理：溫度變化引起應(yīng)變片阻值發(fā)生變化原因是應(yīng)變片電阻絲的溫度系數(shù)及電阻絲與測(cè)試中膨脹系數(shù)不同。由此引起測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓仿生變化。三、 實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大電路、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備，也可用儀器中的P-N結(jié)溫度傳感器作參考）。四、 實(shí)驗(yàn)步驟：1 按圖（1）界限，

21、開啟電源，調(diào)整系統(tǒng)輸出為零。2 記錄加熱前測(cè)試系統(tǒng)感受的溫度，點(diǎn)溫計(jì)可插入二片應(yīng)變梁之間的加熱器當(dāng)中。3 開啟“加熱”電源，觀察測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓隨溫度計(jì)升高而發(fā)生的變化。待電壓讀數(shù)基本穩(wěn)定后記下電壓值。4 求出溫度漂移值V/T。五、 注意事項(xiàng)：由于本儀器中所使用的BHF箔式應(yīng)變片具有防自蠕變性能，因此溫度系數(shù)還是比較小的。實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變電路的溫度補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河捎跍囟茸兓肓藴y(cè)量誤差，因此實(shí)用測(cè)量電路中必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二、實(shí)驗(yàn)原理：用補(bǔ)償片法是應(yīng)變電橋溫度補(bǔ)償方法中的一種，如圖（2）所示。在電橋中，R1為工作片，R2為補(bǔ)償片，R1=R2。當(dāng)溫度變化時(shí)兩片應(yīng)變片的電阻變化R1與R2符號(hào)相同

22、，數(shù)量相等，橋路如原來是平衡的，則溫度變化后R1R4=R2R3，點(diǎn)橋仍滿足平衡條件，無漂移電壓輸出，由于補(bǔ)償片所貼位置與工作片成90°，所以只感受溫度變化，而不感受懸梁臂的應(yīng)變。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大電路、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備，也可用儀器中的P-N結(jié)溫度傳感器作參考）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（3）接好線路，圖中R和R分別為箔式工作片和補(bǔ)償片。2重復(fù)實(shí)驗(yàn)三1-4步驟，并求出接入補(bǔ)償片后系統(tǒng)的溫度漂移，并與實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果進(jìn)行比較。五、注意事項(xiàng)：應(yīng)正確選擇補(bǔ)償。在面板的應(yīng)變片接線端中，從左至右1-8對(duì)接線端分別是：1-上梁半導(dǎo)體應(yīng)變片，2-下半導(dǎo)體

23、應(yīng)變片。3.5-上梁箔式應(yīng)變工作片，4.6-下梁。應(yīng)變工作片，7.8上、下梁溫度補(bǔ)償片。電路中工作片與補(bǔ)償片應(yīng)在同一應(yīng)變梁上。實(shí)驗(yàn)五 半導(dǎo)體應(yīng)變片的性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的靈敏度和溫度效應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)原理：由于材料的阻值,則，當(dāng)應(yīng)變，靈敏度；對(duì)于箔式應(yīng)變片，K箔1+2，主要是由形變引起的。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)，K半（/）/，主要由電阻率變化引起。由于半導(dǎo)體材料的“壓阻效應(yīng)”特別明顯，可以反映出很微小的形變，所以K半要大于K箔，但是受溫度影響大。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大電路、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備，或P-N結(jié)溫度傳感器）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（4）

24、接線，R是半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)，另一臂電阻是電橋上固定電阻。開啟電源后預(yù)熱數(shù)分鐘。2按單臂電橋?qū)嶒?yàn)步驟調(diào)整懸臂梁位置，調(diào)整系統(tǒng)輸出，用微測(cè)頭進(jìn)行位移，記錄V,X數(shù)據(jù)，作出V-X曲線，求出靈敏度。3重新調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)輸出為零。用點(diǎn)溫計(jì)記錄加溫前的工作溫度T。4打開“加熱”，觀察隨溫度升高系統(tǒng)輸出電壓溫漂情況。待電壓穩(wěn)定后測(cè)得溫升，求出系統(tǒng)的溫漂V/T。五、注意事項(xiàng)：此實(shí)驗(yàn)中直流激勵(lì)只能用±2V,以免引起半導(dǎo)體自熱。實(shí)驗(yàn)六 半導(dǎo)體應(yīng)變片直流半橋測(cè)試系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)際運(yùn)用半導(dǎo)體半橋電路，于實(shí)驗(yàn)五的半導(dǎo)體單臂電路進(jìn)行性能比較。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大電路、半導(dǎo)體體應(yīng)變計(jì)、

25、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備，或P-N結(jié)溫度傳感器）。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（5）接線，電橋中R和R為半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)。2按實(shí)驗(yàn)五步驟測(cè)出V，X值，畫出V-X曲線，求出靈敏度，測(cè)出溫度變化時(shí)的溫漂。四、注意事項(xiàng)：此實(shí)驗(yàn)的測(cè)試條件應(yīng)于實(shí)驗(yàn)五一致。實(shí)驗(yàn)七 箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)比較兩種應(yīng)變電路的靈敏度與溫度特性。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大電路、箔式應(yīng)變片、半導(dǎo)體體應(yīng)變計(jì)、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、點(diǎn)溫計(jì)（自備）。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1分別作箔式單臂電橋和半導(dǎo)體式單臂電橋?qū)嶒?yàn)，接線如圖（1）所示，直流激勵(lì)為±2V，差動(dòng)放大增益為100倍。調(diào)整系

26、統(tǒng)，在相同的外部環(huán)境下分別測(cè)得兩組數(shù)據(jù)填入表格，求出靈敏度。位移Xmm靈敏度V半導(dǎo)體單臂V箔式單臂V半導(dǎo)體單橋V箔式半橋2將電橋中固定電阻換成應(yīng)變片，做箔式半橋和半導(dǎo)體半橋?qū)嶒?yàn)，將測(cè)得的兩組數(shù)據(jù)分別填入表格，求出靈敏度。3在同一坐標(biāo)上畫出四條V-X曲線以作比較。4分別對(duì)箔式變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片加熱，測(cè)出兩種測(cè)試電路得溫漂，并進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以證實(shí)實(shí)驗(yàn)五種對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)變片性能的分析。四、注意事項(xiàng)：進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)是激勵(lì)電壓，差動(dòng)放大器增儀、測(cè)微頭起始點(diǎn)位置外等外部環(huán)境必須一致，否則就無可比性。實(shí)驗(yàn)八 移相器試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?說明由運(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)原理：圖（6）為移相電路示

27、意圖。該電路的團(tuán)環(huán)增益把拉普拉斯算符換成頻率域的參數(shù)，則得到：又改寫為在實(shí)驗(yàn)電路中，常設(shè)定幅頻特性|G(j)=1，為此選擇參數(shù)R1=RF=10K由上，R=20K，則輸出幅度與頻率無關(guān)，閉路增益可簡(jiǎn)化為：當(dāng)R=2R1=2RRF時(shí)，|G(j)|=1。由上是可以得到相頻特性表達(dá)式：由tg的表達(dá)式和正切三角函數(shù)半角公式可以得到： 因此可以得到相移為： 電阻R可以在很寬的范圍內(nèi)變化，當(dāng)WRC很大時(shí)，相移-0，始終負(fù)號(hào)表示相位超前，如將電如中R和C互換位置，則可得到相位滯后的情況。如果阻容網(wǎng)絡(luò)RC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：1

28、 音頻振蕩器頻率、幅值旋鈕居中，將信號(hào)（0°或180°均可）送入移相器輸入端。2 江雙線示波器兩側(cè)試線分別接移相器輸入輸出端，調(diào)整示波器，觀察波形。3 調(diào)接移相器的“移相”旋鈕，觀察兩路波形的相位變化。4 改變音頻振蕩頻率，觀察不同頻率對(duì)移相器的移向范圍。5 根據(jù)移相器實(shí)際電路圖分析器工作原理。五、 注意事項(xiàng)：移為本次實(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 相敏檢波器試驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f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）所示：圖中為輸入信號(hào)端，為輸出端，為交流參考電壓電

29、輸入端，為直流參考電壓輸入。當(dāng)、端輸入控制電壓信號(hào)，通過差分放大器的作用使D和J處于開關(guān)狀態(tài)，從而把端輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波整流信號(hào)。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：1將音頻振蕩頻率、幅度旋轉(zhuǎn)鈕居中，輸出信號(hào)（0°或180°均可）。接相敏檢波器輸入端。2將直流穩(wěn)壓電源2V檔輸出電壓（正或負(fù)均可）接相敏檢波器端。3示波器兩通道分別接相敏輸入、輸出端，輸出波形的相位關(guān)系和幅值關(guān)系。4改變端參考電壓的極性，觀察輸入、輸出波形的相位關(guān)系。由此可以得出結(jié)論：當(dāng)參考電壓為正時(shí)，輸入與輸出同相，當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí)，

30、輸入與輸出反相。5將音頻振蕩器0°端輸出信號(hào)送入移相器輸入端，移相器的輸出端與檢敏檢波器的參考輸入端連接，相敏檢波器的信號(hào)輸入端接音頻0°輸出。6用示波器兩通道觀察附加插口、的波形?？梢钥闯?，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。7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)字電壓表20V檔。8示波器兩通道分別接相敏檢波器輸入、輸出端。9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180°輸出端口，觀察示波器和電壓

31、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。10調(diào)節(jié)移相器“移相”旋鈕，利用示波器和電壓表，測(cè)出相敏檢波器的輸入Vp-p值與輸出直流電壓的關(guān)系。11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-p（V）輸出Vo(V)五、注意事項(xiàng)：相敏檢波器最大輸入電壓Vp-p值為20V。實(shí)驗(yàn)十 箔式應(yīng)變片組成的交流全橋一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)說明交流激勵(lì)的四臂應(yīng)變電橋的原理及工作情況。二、實(shí)驗(yàn)原理：圖（8）是交流全橋的一般形式。當(dāng)電橋平衡時(shí)，Z1Z4

32、=Z2Z3,電橋輸出為零。若橋臂阻抗相對(duì)變化為Z1/Z1、Z2/Z2、Z3/Z3、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，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。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、測(cè)微頭、示波器。四、試驗(yàn)步驟：1按圖（8）接線，確認(rèn)無誤后開啟電源，音頻振蕩器輸出幅度和頻率居中。2調(diào)節(jié)測(cè)微頭使梁處于水平位置，調(diào)節(jié)電橋之流平衡電位器WD，使系統(tǒng)輸出基本為零。仔細(xì)調(diào)節(jié)交流調(diào)平衡器WA，使系統(tǒng)輸出為零。3用示波器觀察各環(huán)節(jié)波形，測(cè)

33、量讀書，列表填入V、X值，作出V-X曲線，求出靈敏度。五、注意事項(xiàng)：1與提高交流全橋的靈敏度，可用示波器觀察相敏檢波器輸出端波形，若相敏檢波器輸出端波形脈動(dòng)成分較大，則系統(tǒng)雖然可以調(diào)零，當(dāng)靈敏度較低，提高靈敏度的方法是當(dāng)系統(tǒng)初步調(diào)零后，在調(diào)節(jié)電橋中的WD電位器，使相敏檢波器輸出波形盡量平直，然后再調(diào)節(jié)移相器“移相”旋鈕和電橋中WA旋鈕，使系統(tǒng)為零，這樣系統(tǒng)靈敏度會(huì)最高。2做交流全橋?qū)嶒?yàn)時(shí)用指針式毫伏表可以比較直觀地看出應(yīng)變梁在正、反向受力時(shí)系統(tǒng)輸出電壓的變化情況。實(shí)驗(yàn)十一 激勵(lì)頻率對(duì)交流全橋的影響一、實(shí)驗(yàn)原理：由于交流電橋中的各種阻抗的影響，改變積頻率可以提高交流全橋的靈敏度和提高抗干擾性。二

34、、實(shí)驗(yàn)所需部件：電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、測(cè)微頭。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1接線、操作均按實(shí)驗(yàn)十進(jìn)行。2音頻振蕩器0°端輸出信號(hào)，頻率從2KHz-10KHz，結(jié)交流全橋，分別測(cè)出系統(tǒng)輸出電壓，列表填好V，X值，在同一坐標(biāo)上做出V-X曲線，比較靈敏度，并得出結(jié)論，該交流全橋工作在哪個(gè)頻率是比較合適。四、注意事項(xiàng)：做上實(shí)驗(yàn)時(shí)頻率改變音頻振蕩器幅值不變，否則無可比性。XmmV2k(V)V5k(V)V8k(V)V10k(V)實(shí)驗(yàn)十二 交流全橋的應(yīng)用振幅檢測(cè)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明交流激勵(lì)的交流全橋的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)梁受到不同頻率信號(hào)激勵(lì)時(shí)，振幅不同，帶給應(yīng)

35、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)生共振，此是電橋的輸出為最大，根據(jù)這一原理可以找出梁的固有頻率。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、測(cè)微頭、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1根據(jù)實(shí)驗(yàn)十的電路連線，移開測(cè)微頭，調(diào)節(jié)電橋，使系統(tǒng)輸出為零，并使系統(tǒng)靈敏度最大。2將低頻振蕩器輸出端接至“激勵(lì)”端，此時(shí)懸梁臂開始振動(dòng)。3用示波器觀察差動(dòng)放大器和低通濾波器的輸出波形，注意調(diào)節(jié)示波器的掃描時(shí)間，差動(dòng)放大器輸出的是調(diào)幅波。4固定低頻振蕩器幅值旋鈕不便，電壓/頻率表放2KHz檔，接低頻振蕩器輸出端。調(diào)節(jié)低頻振蕩頻率，用示波器讀出系統(tǒng)最大

36、振幅值，此時(shí)頻率所表示即為梁的固有頻率。五、注意事項(xiàng)：懸梁臂激振時(shí)振幅不宜太大，否則容易造成應(yīng)變片受損。實(shí)驗(yàn)十三 交流全橋組成的電子秤一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)說明交流激勵(lì)的應(yīng)變橋的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器，箔式應(yīng)變片，環(huán)形砝碼，稱重平臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按實(shí)驗(yàn)十接好線路，在懸梁臂頂端磁鋼上放好稱重平臺(tái)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)為零。2在稱重平臺(tái)上逐步加上砝碼進(jìn)行標(biāo)定，并將結(jié)果填入表格。W(g)V(V)3取走砝碼，在平臺(tái)上加一未知重量的物品，記下電壓表讀數(shù)。4根據(jù)坐標(biāo)上W-V曲線得知物品的大致重量。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

37、器的基本結(jié)構(gòu)及原理，通過實(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)線圈和線圈骨架組成。初級(jí)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，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見圖（9）。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：音頻振蕩器、差動(dòng)變壓器、測(cè)微頭、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（10）接線，差動(dòng)變壓器初級(jí)線圈必須從音頻振蕩器LV端功率輸出，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/格，第二通道10mv/格。2音頻振蕩器輸出頻率4KHz，輸出值Vp-p2V。3用手提變壓器磁芯，觀察示波器

38、第二通道是否能過零翻轉(zhuǎn)，如不能則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串階端。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)差動(dòng)變壓器銜鐵在線圈中移動(dòng)，從示波器中讀出次級(jí)輸出電壓Vp-p值，讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。位移mm電壓V5.仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使次級(jí)線圈的輸出波形為最小，這就是零點(diǎn)殘余電壓?？梢钥闯鏊c輸入電壓相位差約為/2，使基頻分量。6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)十五 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?由于零殘電壓的存在會(huì)造成差動(dòng)變壓器零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)，如此電壓經(jīng)過放大器還會(huì)使放大器未及趨向飽和，影響電路正常工作，因此必須采用適當(dāng)?shù)?/p>

39、方法進(jìn)行補(bǔ)償。二、實(shí)驗(yàn)原理：零殘電壓種主要包含兩種波形成份：1基波分量。這是由于差動(dòng)變壓器二個(gè)次級(jí)繞組因材料工藝差異造成等效電路參數(shù)（M、L、R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通不同相。2高次諧波。主要是由導(dǎo)磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，是激勵(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)生了非正弦波（主要是三次諧波）刺痛，從而在二次繞組中感應(yīng)除非正弦波的電動(dòng)勢(shì)。減少零殘電壓的辦法有：（1）從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)稱。（2）采用相敏檢波電路。（3）選用補(bǔ)償電路。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、示波器、差動(dòng)放大器、電橋、

40、音頻振蕩器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1根據(jù)圖（11）接線。示波器第一通道500mm/格，第二通道1V/格，差動(dòng)放大器增益100倍，音頻LV端輸出Vp-p值2V。2調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小，調(diào)整電橋網(wǎng)絡(luò)，使輸出更趨減小。如果補(bǔ)償效果不好則可以在電橋交流插口并聯(lián)一個(gè)數(shù)f的電容。3提高示波器第二通道靈敏度，將殘零電壓波形與激勵(lì)電壓波形比較。五、注意事項(xiàng)：由于補(bǔ)償線路要求差動(dòng)變壓器輸出必須懸浮，所以需用差動(dòng)放大器將次級(jí)雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出，以便示波器觀察。實(shí)驗(yàn)十六 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?說明差動(dòng)變壓器測(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、電橋、音頻振

41、蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、測(cè)微頭、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（12）接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻振蕩器LV端輸出5KHz，Vp-p值2V。2調(diào)節(jié)電橋WD、WA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。3旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中商、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。如不對(duì)稱則需反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋、移相器，做到正負(fù)輸出對(duì)稱。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)銜鐵向上5mm，向下5mm每璇一周（0.5mm）記錄一電壓值并填入表格。位移Mm電壓 V四、注意事項(xiàng)：系統(tǒng)標(biāo)定需調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，需反復(fù)調(diào)節(jié)才能做到系統(tǒng)輸出

42、為零并正負(fù)對(duì)稱。實(shí)驗(yàn)十七 差動(dòng)變壓器的振動(dòng)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（12）接線，調(diào)節(jié)好系統(tǒng)各部分。2低頻振蕩器接入“激勵(lì)”是振動(dòng)圓盤保持適當(dāng)振幅。3維持低頻振蕩器輸出幅值不變，用示波器觀察低通濾波器的輸出，電壓/頻率表2KHz檔接低頻輸出端，改變振蕩頻率從5Hz30Hz,讀出Vop-p值，填入下表：f(HZ)56789101112131415182030Vop-p4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出振動(dòng)臺(tái)的振幅頻率特性曲線，指出自振頻率，并與實(shí)驗(yàn)十二應(yīng)變電橋所測(cè)

43、試結(jié)果作比較。四、注意事項(xiàng)：1儀器中兩副懸梁臂的固有頻率因尺寸不同而不同。2銜鐵位置可松開支架上小螺絲稍做上、下調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)十八 差動(dòng)螺管式電感傳感器位移測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?利用差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈和銜鐵組成。銜鐵和線圈的相對(duì)位置變化引起螺管線圈電感值的變化。次級(jí)兩個(gè)線圈必須呈差動(dòng)狀態(tài)連接，當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)將使一個(gè)線圈電感增加，而另一個(gè)電感減小。二、實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、測(cè)微頭、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1差動(dòng)變壓器二個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)狀態(tài)，按圖（13）接線，音頻振蕩器LV端做為恒流源供電，差動(dòng)放大器增益適度。差動(dòng)變壓器的兩

44、個(gè)線圈和電橋上的兩個(gè)固定電阻R組成電橋的四臂，電橋的作用是將電感變化轉(zhuǎn)換成電橋電壓輸出。2旋動(dòng)測(cè)微頭實(shí)現(xiàn)銜鐵在線圈中位置居中，此時(shí)Lo=Lo,系統(tǒng)輸出為零。3當(dāng)銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，LoLo，電橋失衡就有輸出，大小與銜鐵位移量呈比例，相位則與銜鐵移動(dòng)方向有關(guān)，銜鐵向上移動(dòng)和向下移動(dòng)使輸出波形相位相差約180°，由于電橋輸出使一個(gè)調(diào)幅波，因此必須經(jīng)過相敏檢波器后才能判斷電壓極性，以銜鐵位置居中為起點(diǎn)，分別向上、向下各位移5mm，記錄V，X值，作出V-X曲線，求出靈敏度。實(shí)驗(yàn)十九 差動(dòng)螺管式電感傳感器振幅測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過實(shí)驗(yàn)說明利用差動(dòng)螺管式電傳感器可以進(jìn)行較大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試。二、實(shí)

45、驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1緊接實(shí)驗(yàn)十八，移開測(cè)微頭，為調(diào)銜鐵在支架上的位置，調(diào)節(jié)電橋電路，使系統(tǒng)輸出為零。2將低頻振蕩器輸出接到“激勵(lì)”上，給振動(dòng)臺(tái)加一交變力，是振動(dòng)臺(tái)能上下振動(dòng)，用示波器觀察系統(tǒng)輸出波形是否對(duì)稱，如不對(duì)稱則需對(duì)電橋、移相器做些調(diào)整。3保持低頻振蕩器輸出幅值不便，改變激振頻率f，便可得到它的動(dòng)態(tài)冊(cè)測(cè)試結(jié)果Vp-pf曲線如圖（14）四、注意事項(xiàng)：振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)的幅度可盡量大，但以與周圍各部件不發(fā)生碰擦為宜，以免產(chǎn)生非正弦振動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二十 激勵(lì)頻率對(duì)電感傳感器的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?說明在不同的激

46、勵(lì)頻率影響下差動(dòng)螺管式電感傳感器的不同特性。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、測(cè)微頭、雙線示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（15）接線，音頻振蕩器5KHz幅值居中，差動(dòng)放大器增益100倍。2裝上測(cè)微頭，調(diào)整銜鐵處于線圈中間位置，調(diào)節(jié)電橋使系統(tǒng)輸出為最小。3旋動(dòng)測(cè)微頭，旋動(dòng)銜鐵，每隔1mm從示波器讀出Vp-p值，填入表格XmmVp-p(V)4.改變音頻振蕩器頻率，并重新調(diào)好零位，重復(fù)2-3步驟，將結(jié)果填入下表。X（mm）Vp-p(V)f(Hz)1000200040006000800010k5.根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)上做出V-X曲線，計(jì)算靈敏度，并作出靈敏度與頻率關(guān)系的曲線。

47、由此可以看出，差動(dòng)螺管式電感傳感器的靈敏度與頻率特性密切相關(guān)，在某一個(gè)特定頻率時(shí)，傳感器最為靈敏，在其兩邊，靈敏度都有所下降，故測(cè)試系統(tǒng)中應(yīng)選用這個(gè)激勵(lì)頻率。實(shí)驗(yàn)二十一 熱電式傳感器熱電偶一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?觀察了解熱電偶的結(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)起熱端和冷短的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生熱電勢(shì)。通過測(cè)試此電動(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。本儀器中熱電偶為銅康銅熱電偶。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：1差動(dòng)放

48、大器雙端輸入接入熱電偶，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。2打開加熱器，差動(dòng)放大器輸出如有微小變化，馬上調(diào)節(jié)零電位器再度調(diào)零。3隨加熱器溫度上升，觀察差動(dòng)放大器的輸出電壓的變化，代加熱溫度不再上升時(shí)，記錄電壓表讀數(shù)。4本儀器上熱電偶是由兩只銅康銅熱電偶串接而成，熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計(jì)算熱電勢(shì)時(shí)均應(yīng)考慮進(jìn)去。用溫度計(jì)讀出熱電偶參考端所處的室溫t1。E (t,t0) = E (t,t1) + E （t,t0)實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修正電動(dòng)勢(shì)式種E為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)，t為熱電偶熱端溫度，t0位熱電偶參考端溫度為0，t1位熱電偶參考端

49、所處的溫度。查閱銅康銅熱電偶分度表，求出熱端溫度t。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。銅康銅熱電偶分度 （自由端溫度0）工作端溫度0123456789de/dt(vu)00.0000.0390.0780.1160.1550.1940.2340.2730.3120.35238.6100.3910.4310.4710.5100.5500.5900.6300.6710.7110.75139.5200.7920.8320.8730.9140.9540.9951.0361.0771.1181.15940.4

50、301.2011.2421.2841.3521.3671.4081.4501.4921.5341.56741.3401.6181.6611.7031.7451.7881.8031.8731.9161.9582.00142.4502.0442.0872.1302.1742.2172.2602.3042.3472.3912.43543.0602.4782.5222.5662.6102.6542.6982.7432.7872.8312.87649.8702.9202.9653.0103.0543.0993.1443.1893.2343.2973.32544.5803.3703.4153.4913.5

51、063.5223.5973.6433.6893.7353.78145.3903.8273.8733.9193.9654.0124.0584.1054.1514.1984.24446.01004.2914.3384.3854.4324.4794.5294.5734.6214.6684.71546.8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)?zāi)康模?應(yīng)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)域的特點(diǎn)，熱電偶一般測(cè)高溫線性較好，熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便，本實(shí)驗(yàn)中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。溫度變化時(shí)熱敏電阻阻值得變化導(dǎo)致運(yùn)放組成的變換電路輸出電壓發(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、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備）、加熱器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1觀察裝于懸臂梁上封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻介入溫度變換器Rt端口，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。用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度To并記錄。2將半導(dǎo)體點(diǎn)溫