試驗(yàn)報(bào)告—鄭華清綜述

1、安徽理工大學(xué)傳感器原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名 : 鄭華清學(xué)號(hào)： 2009303637班級(jí)：應(yīng)用物理 09-1 班指導(dǎo)教師：李洋日期： 2011 年 12 月 30 日實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片性能單臂電橋 （ ） 型實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃鑶卧安考?：直流穩(wěn)壓電源、 電橋、 差動(dòng)放大器、 雙平行梁測(cè)微頭、 一片應(yīng)變片、 F/V 表、主、 副電源。旋鈕初始位置 ：2V 檔， F/V 表打到 2V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， 觀察梁上的應(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，測(cè)微頭在雙平行梁前面的支座上，可以上、（1） 將差動(dòng)放大器

2、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 F V 表的輸入插口 Vi 相連；開啟主、副電源；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 FV 表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。（2） 根據(jù)圖接線 R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。 R4為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置 4V 檔，F(xiàn) V表置 20V 檔。調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離雙平行梁，開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1，使 FV表顯示為零，然后將 FV表置 2V 檔，再調(diào)電橋 W1（慢慢地調(diào)），使 FV表顯示為零。（ 3）將測(cè)微頭轉(zhuǎn)動(dòng)到 10mm刻度附近，安裝到雙平等梁的自由端（與自由端磁鋼吸

3、合），調(diào)節(jié)測(cè)微頭支柱的高度（梁的自由端跟隨變化）使F V 表顯示最小，再旋動(dòng)測(cè)微頭，使 FV表顯示為零（細(xì)調(diào)零） ，這時(shí)的（ 4）往下或往上旋動(dòng)測(cè)微頭，使梁的自由端產(chǎn)生位移記下F V 表顯示的值。建議每旋動(dòng)測(cè)微頭一周即 X0.5mm位移（ mm）14.63514.13513.63513.13512.635電壓（ mv）0-0.018-0.029-0.044-0.057實(shí)驗(yàn)六：相敏檢波器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：了解相敏檢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、雙線示波器（自備） 、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、 V 表、主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置 : V表置檔。 音頻振蕩

4、器頻率為 Hz，幅度置最小 （逆時(shí)針到底） ，直流穩(wěn) 壓電源輸出置于檔，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟 ：（）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)。（）根據(jù)圖 A 的電路接線， 將音頻振蕩器的信號(hào)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 A）調(diào)整好示波器，開啟主、副電源，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。）改變參考電壓的極性 （除去直流穩(wěn)壓電源 2V 輸出端與相敏檢波器參考輸入端（ 5）的

5、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。）關(guān)閉主、 副電源， 根據(jù)圖 B 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 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，將低能濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來，組成一個(gè)測(cè)量線路。 （此時(shí)， V 表置

6、于 表檔） 。圖 B（）開啟主、副電源，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-p(v)0.5124816V。 (v)0.140.240.761.743.737.486532BLinear Fit of DATA1 BV4）關(guān)閉主、 副電源， 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），將人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，將低通濾波器的

7、輸出端與直流電壓表連接 起來，組成一測(cè)量線路。圖 C）開啟主、副電源，轉(zhuǎn)動(dòng)移相器上的移相電位器，觀察示波的顯示波形及電壓表的讀數(shù)，使得輸出最 大。）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-p(V)0.51246816Vo(V)0.020.240.711.692.633.577.14實(shí)驗(yàn)十：差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(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、主、副電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕初始位置 ： 音頻振蕩器之間，雙線示波器第一通道靈敏度 500mv/div , 第二通道靈敏度 10mv/div ， 觸發(fā)選擇打到第一

8、通道，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟：（）根據(jù)圖 1接線，將差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器（必須LV 輸出）、雙線示波器連接起來，組成一個(gè)測(cè)量線路。開啟主、副電源，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。圖 1）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。2.302.282.262.202.18X （mm ）BL

9、inear Fit of DATA1 BY2.229.2 9.4 9.6 9.8 10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2-p 2.24pX（ mm）11.010.810.610.410.210.09.89.69.4Y（p-p）2.302.282.262.262.242.222.202.182.18實(shí)驗(yàn)十七 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：渦流變換器、 FV 表、測(cè)微頭、鐵測(cè)片、渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 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

10、導(dǎo)線將傳感器接入渦流變換器輸入端，將輸出端接至 FV 表，電壓表置于檔，見圖，開啟主、副電源。圖用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形。如發(fā)現(xiàn)沒有振蕩波形出現(xiàn)，再將被測(cè)體移開一些。可 見 ， 波 形 為正 弦波 形 ， 示 波 器 的 時(shí) 基 為500ns/cm ， 故 振 蕩 頻 率 約 為755.4kHz 。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)。在座標(biāo)紙上畫出曲線，指出大致的線 性范圍，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） 。可見，渦流

11、傳 感器最大的特點(diǎn)是 非接觸測(cè)量 ，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 變頻調(diào)幅式電路 。實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源。X(mm)12.0011.0511.0010.0510.009.059.008.058.007.057.00Vp-p8.087.827.527.287.126.786.566.406.245.865.60V(v)-3.01-2.81-2.65-2.57-2.47-2.37-2.27-2.15-2.02-1.84-1.74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。/LA_J1 f1 /rx% IXX f

12、 、 / iz r / /h/、fL1-ff1f 111、 / 1/JII1lJ J f 1I I1II1j12+7IL1I II1I1ffJi1I11 j1t I11 /JIf111i1J11111J1 11Jr1I11fI J11LiT 1 、1I1|7/Li 11 11 /h / /11 f j /f 、af/J/ / r / / 7 1L1 劃1f豪4rjrL，詁/ 實(shí)驗(yàn)二十一 霍爾式傳感器的特性直流激勵(lì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：了解霍爾式傳感器的原理與特性。所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、FV 表、直流穩(wěn)壓電源、測(cè)微頭、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。有關(guān)旋鈕初始位置： 差動(dòng)放大器增益

13、旋鈕打到最小，電壓表置檔，直流穩(wěn)壓電源置檔，主、副 電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟：）了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實(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。）開啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零后，增益置最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖2接線，、 r 為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖 2）裝好測(cè)微頭，調(diào)節(jié)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。）開啟主、副電源調(diào)整使電壓表指示為零。）上下旋動(dòng)測(cè)微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.1mm讀一個(gè)數(shù)，將讀數(shù)填入下表：X(mm)7.4427.3507.2517.1497.

14、0496.9486.8516.7506.6506.5506.4506.350V(V)0-0.01-0.03-0.04-0.05-0.06-0.07-0.08-0.09-0.10-0.11-0.12X(mm)6.2486.1506.0495.9495.8505.7495.6505.5505.4505.3515.2505.150V(v)-0.13-0.14-0.15-0.16-0.17-0.17-0.18-0.18-0.19-0.19-0.20-0.20作出曲線指出線性范圍，求出靈敏度，關(guān)閉主、副電源。 可見，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，

15、 靈敏度與磁場(chǎng)分布有很大關(guān)系。（6）實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。0.00-0.05-0.10-0.15-0.20B #X(mm) 8實(shí)驗(yàn)三十一 光纖位移傳感器靜態(tài)實(shí)驗(yàn) (998 型 )實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃鑶卧安考?：主副電源、差動(dòng)放大器、 F/V(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(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，在振動(dòng)臺(tái)上貼有反射紙作為光的反射 面。)(3) 如圖接線：因光 / 電轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已按裝好，所以可將電信號(hào)直接經(jīng)差動(dòng)放大器放大。 F/V 顯示 表的切換開關(guān)置 2V 檔，開啟主、副電源。(4) 旋