CSY實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、使用說明CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀是用于檢測(cè)儀表類課程教案實(shí)驗(yàn)的多功能教案儀 器。其特點(diǎn)是集被測(cè)體、各種傳感器、信號(hào)激勵(lì)激、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) 者可對(duì)各種不同的傳感器及測(cè)量電路原理和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)、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臂梁，梁上裝有 應(yīng)變式、熱敏式、P- N結(jié)溫度式、熱電式和壓電加速度五種傳感器。平行

2、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。其中六片為金屬箔式片VBHF-350 ）。橫向所貼的兩片為溫度補(bǔ)償片，用符號(hào)和表示T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V熱電偶）：串接工作的兩個(gè)銅一康銅熱電偶分別裝在上、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)，25C時(shí)阻值為 810K。P- N結(jié)溫度式：根據(jù)半導(dǎo)體P- N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：位于懸臂梁右部，由PZT-5雙壓電晶片，銅質(zhì)量塊和壓簧組成，裝在透明外殼中

3、。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊是由裝于機(jī)內(nèi)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 V依逆時(shí)針方向）電感式 V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V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，圓柱形鐵氧體鐵芯置于線圈中間，測(cè)量范圍>10mm。電容式：由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：由一組線圈和動(dòng)鐵<永久磁鋼）組成，靈敏度0.4Wm/s?；魻柺剑篐Z -1半導(dǎo)體霍爾片置于兩個(gè)半環(huán)形永久磁鋼形成的梯度磁場中，線 性范圍3mm。電渦流式：多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬

4、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。兩副平行式懸臂梁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I”帶動(dòng)，左邊平行式懸臂梁由“激振 II ”帶動(dòng)。為進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)，左邊懸臂梁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 C左右的升溫。以上傳感器以及加熱器、激振線圈的引線端均位于儀器下部面板最上端一排。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上還裝有測(cè)速電機(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

5、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。直流穩(wěn)壓電源：土 15V，提供儀器電路工作電源和溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)的加熱電源，最 大輸出1.5A。土 2V ± 10V，檔距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：31位顯示，分 2V、20V、2KHz、20KHz四檔，靈敏度2> 50mV，頻率顯示 5Hz20KHz。指針式直流毫伏表：測(cè)量范圍500Mv、50mV、5mV三檔，精度 2.5%。三、處理電路：位于儀器下部面板

6、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。R" R3為350Q標(biāo)準(zhǔn)電阻， Wd為直流調(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)型光纖傳感器。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° 隨頻率有所變化）。 相敏檢波器：極性反轉(zhuǎn)電路構(gòu)成，所需最小

7、參考電壓 0.5Vp-p ，允許最大輸入 電壓 20Vp-p 。電荷放大器：電容反饋式放大器，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 倍的高阻放大器。 渦流變換器：變頻式調(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。儀器 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

8、前需對(duì)地短路調(diào)零，取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，本儀器是實(shí)驗(yàn)性儀器，各電路完成的實(shí)驗(yàn)主要目的是對(duì)各傳感 器測(cè)試電路做定性的驗(yàn)證，而非項(xiàng)目應(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)變片是否正常可用萬用表電阻檔在應(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，接插線可多根迭插，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

9、圖 5 接線，進(jìn)行“熱敏傳感器實(shí)驗(yàn)”，電熱器加熱升溫，觀 察隨溫度升高“ V 0”端輸出電壓變化情況，注意熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)。5P-N 結(jié)溫度式，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“移相器實(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)振動(dòng)圓盤帶動(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”，光纖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

10、片位置變化，從“Vo”端讀出電壓變化值。光電變換器“Fo”端輸出頻率變化方波信號(hào)。測(cè)頻率變化時(shí)可參照“光纖傳感器 轉(zhuǎn)速測(cè)試”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將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)不能大于土 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

11、輸入端，用 示波器觀察輸出波形，參見附圖 12。15. 進(jìn)行“壓電加速度傳感器”實(shí)驗(yàn)，接線參見附圖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，右上端端口為輸出經(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)采集及處理說明。數(shù) 據(jù)采集卡已裝入儀器中，其中 A/D 轉(zhuǎn)換是 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) 實(shí)驗(yàn) 如應(yīng)變電橋單臂實(shí)驗(yàn)）時(shí)選用合適的量程，以正確選取

12、信號(hào)。儀器后部的 RS232 接口請(qǐng)接計(jì)算機(jī) COM2 口串行工作。否則計(jì)算機(jī)將收不到 信號(hào)。儀器工作時(shí)需良好的接地，以減小干擾信號(hào)，并盡量遠(yuǎn)離電磁干擾源。 儀器的型號(hào)不同，傳感器種類不同，則檢查項(xiàng)目也會(huì)有所不同。 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、熱敏電阻和熱電偶。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上各傳感器部分如位置不太正 確可松動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲稍作調(diào)整，以按下振動(dòng)梁松手，各部分能隨梁上下振動(dòng)而無碰擦 為宜。附件中的稱重平臺(tái)是在實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左

13、邊的懸臂梁旁的測(cè)微頭取開后裝于頂端 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)儀需防塵，以保證實(shí)驗(yàn)接觸良好，儀器正常工作溫度0 c 40 C。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)八移相器實(shí)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)用振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)十三交流全橋組成的電子秤實(shí)驗(yàn)十

14、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P N 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直流激勵(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)二十九霍爾傳感器的應(yīng)用振幅測(cè)量實(shí)驗(yàn)三十霍爾傳感器的應(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)電渦流傳感器特性

15、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)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十七壓電加速度傳感器磁電式傳感器實(shí)驗(yàn)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)特性一一正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)四十微機(jī)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換一一數(shù)據(jù)采集處理實(shí)驗(yàn)一箔式應(yīng)變片性能一一單臂電橋電容式傳感器特性一、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

16、柵隨同變形，其電阻值也隨之發(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Ri、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為 Ri/Ri、A R2/ R2、A R3/ R3、A R4/ R4,當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)， 寸寸2AR' R ;當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有' R;用四個(gè)應(yīng)變片RR4AR組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且Ri= R2= R3= R4 = R,7 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

17、、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。開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置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Ri、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、

18、下梁中的一片工作片）。直流激勵(lì)電源為土 4V。<1測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼3 確認(rèn)接線無誤后開, 調(diào)整電橋WD電位器使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài) 并預(yù)熱數(shù)分鐘。上，并調(diào)節(jié)啟儀器電源， 中使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零+O4 旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分另R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) 0.5mm記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出+ 4V電壓值，并列表。 或在雙孔懸臂梁稱重平臺(tái)上依次放上砝碼，進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)）。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)

19、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、半橋和全橋電路的刀 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 刀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

20、阻值 的大小無關(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 34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 VX 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)變片自熱損壞

21、。3 因?yàn)檫M(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的靈敏度分開計(jì)算。再求平均值，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)變測(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)生變化的原因是應(yīng)變片電阻絲的溫度系數(shù)及電阻絲與測(cè)試中的膨脹系數(shù)不同。由此引起測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：可用直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、電壓表、測(cè)微頭、加熱器、溫度計(jì)儀器中的P-N結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1 按圖1）接線，開啟電

22、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)：因?yàn)楸緝x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)康模阂驗(yàn)闇囟茸兓肓藴y(cè)量誤差，因此實(shí)用測(cè)試電路中必須進(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，Ri為工作片，R2為補(bǔ)償片，Ri= R2。當(dāng)溫度變化時(shí)兩應(yīng)變片的電 阻變化 Ri與厶R2符

23、號(hào)相同，數(shù)量相等，橋路如原來是平衡的，則溫度變化后 RiR4= R2R3,電橋仍滿足平衡條件，無漂移電壓輸出，因?yàn)檠a(bǔ)償片所貼位置與工 作片成90°,所以只感受溫度變化，而不感受懸臂梁的應(yīng)變。直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、電壓表、測(cè)微頭、加熱器、溫度計(jì)可用儀器中的P-N結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。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，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)償片。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

24、 下梁半導(dǎo)體應(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)變計(jì)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:因?yàn)椴牧系淖柚礵Rdp dl ds dp dl 一 小、=+（1+2卩）,當(dāng)應(yīng)變-，靈敏度Kl（12 口）L p / p。對(duì)于箔式應(yīng)變片，K箔 1 + 2卩，主要是由形變引起。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)，K半 p / p ） /刀，主要由電阻率變化引起。因?yàn)榘雽?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。+ 2V圖4）三、實(shí)驗(yàn)所需

25、部件:直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、半導(dǎo)體應(yīng)變辻.衛(wèi)測(cè)、電壓表、可用儀器中的 P-N結(jié)2V四、實(shí)驗(yàn)步驟：R溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。1 按圖4）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，用測(cè)微頭進(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)試系統(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)電壓只能用土2V，以免引起半導(dǎo)體自熱。實(shí)驗(yàn)六半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直

26、流半橋測(cè)試系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)際運(yùn)用的半導(dǎo)體半橋電路，與實(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)放大器、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)、測(cè)微頭、電壓表、溫度計(jì)可用儀器中的 P N結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）、加熱器。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 VX曲線，求出靈敏度，測(cè)出溫度變化 時(shí)的溫漂。+ 2V圖5)四、注意事項(xiàng):此實(shí)驗(yàn)的測(cè)試條件應(yīng)與實(shí)一 ”實(shí)驗(yàn)七箔式應(yīng)變片2V旨半導(dǎo)體差放+應(yīng)變片性能比較、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)比較兩種應(yīng)變電路的靈敏度與溫度特性、實(shí)驗(yàn)所需部件

27、:直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、測(cè)微頭、電壓表、加熱器、溫度計(jì) 可用儀器中的 PN結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1 分別做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)源為土 2V，差動(dòng)放大器增益為 100倍。調(diào)整系統(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)體半橋V箔式半橋2 將電橋中一固定電阻換成應(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

28、測(cè)試電路的溫漂，并進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以證實(shí)實(shí)驗(yàn)五中對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)變片性能的分析。四、注意事項(xiàng)：進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)激勵(lì)電壓，差動(dòng)放大器增益、測(cè)微頭起始點(diǎn)位置等外部環(huán)境必須 一致，否則就無可比性。實(shí)驗(yàn)八移相器實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明由運(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路的工作原理。R3 10KRi 10K11rCi 8800P I 圖<6)為移相電路示意圖二、實(shí)驗(yàn)原理:移相器電路2'R210K rf該電路的團(tuán)環(huán)增益 G (S)=-RiR5 10K圖6艮4 10KWSRC1 RCS6R6 2KC2 223RF)Ri把拉普拉氏算符換成頻率域的參數(shù)，貝y得到:“、 RF W 2R2C2 + joRCG j)=+廠

29、4一1 W2 R 2C2RiRi2 2 2RF WRC “ RF、. WRC又改與為 G(j0= + (1+)+ j(1 +1 W2 R 2C2R11 W2 R 2C2RiRi在實(shí)驗(yàn)電路中，常設(shè)定幅頻特性IG<j co )| = 1,為此選擇參數(shù) Ri=RF=10KQ由上,R=20KQ ,則輸出幅度與頻率無關(guān),閉路增益可簡化為:1 - W 2 R2 C2.292 j1 WRCWRC2 2 21 WRC當(dāng)R=2R i=2RRF時(shí)，| G<j o ）| = 1。由上式可以得到相頻特性表達(dá)式:由tgY表達(dá)式和正切二角函數(shù)半角公式可以得到：2tg（i -亍）2 書1 - tg2（_2）丑瞪

30、)tg222 21 -tg2(2)2WRC1 - W2 R2 C2因此可以得到相移”為:1- -2arctg'(WRC)A -2arctg WRC電阻R可以在很寬的范圍內(nèi)變化，當(dāng)WRC很大時(shí)，相移20,式中負(fù)號(hào)表示相位超前，如將電路中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 音頻振蕩器頻率、幅值旋鈕居中，將信號(hào)<0?；?80。均可）送入移相器輸入端。2 將雙線示波器兩測(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)節(jié)移相器“移相”旋鈕，觀察兩路波形的相

31、位變化。4 改變音頻振蕩器頻率，觀察不同頻率時(shí)移相器的移相范圍。5 根據(jù)移相器實(shí)際電路圖分析其工作原理。五、注意事項(xiàng)：因?yàn)楸緦?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)九相敏檢波器實(shí)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，為交流參考電壓電輸入端，為直流參考電壓輸入。當(dāng)、端輸入控制電壓信號(hào)時(shí)，通過差動(dòng)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)。r4 |0<7)*三、實(shí)驗(yàn)所需部件:相敏檢波器、移相器、器。Ri 3

32、0K四、實(shí)驗(yàn)步驟：Ci 104V出R5 2K2I»-R3 30K煮壓電源、低甬濾波器、電壓表、示波DR222K 彳1 將音頻振蕩器頻率、幅度旋鈕居中，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，觀察輸入、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、輸出波形的相位和幅值關(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)，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

33、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觀察插口、的波形。可以看出，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

34、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。檢敏檢波器最大輸入電壓實(shí)驗(yàn)十VP- P值為 20V。箔式應(yīng)變片組成的交流全橋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VppW )輸出VoW)五、注意事項(xiàng):本實(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。0° 5HKZ 移相Lv 5KHZ二、實(shí)驗(yàn)原理:圖8)若橋臂阻抗相對(duì)流全W橋的 f變化為R1,差放。當(dāng)電7Z1、Z出與橋臂阻抗的相對(duì)變Z3檢波器電壓表

35、 電橋輸出為零。 ，J _ v 乙kZ4,則電橋的輸Z2Z3低通交流電橋工作時(shí)增人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、實(shí)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)電橋直流調(diào)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)平衡電位器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)量讀數(shù)，列表填入V、X值，作出 V X曲線，求出靈敏

36、度。五、注意事項(xiàng)：1 欲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)成份較大，則系統(tǒng)雖然可以調(diào)零，但靈敏度較低，提高靈敏度的方法是當(dāng)系統(tǒng)初步調(diào)零后，再調(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)一激勵(lì)頻率對(duì)交流全橋的影響因?yàn)榻涣麟姌蛑械母鞣N阻抗的影響，改變激勵(lì)頻率可以提高交流全橋的靈敏度和提高抗干擾性。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

37、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 2KHN 10KHZ,接交流全橋，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)頻率時(shí)較為合適。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，否則無可此性。XmmV2KVV )V5KVV )V8K<V )Viok<V )實(shí)驗(yàn)十二交流全橋的應(yīng)用振幅測(cè)量一、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)梁受到不同的頻率信號(hào)激勵(lì)時(shí)，振幅不同，帶給應(yīng)變片的應(yīng)力不同，電橋輸

38、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，此時(shí)電橋輸出為最大， 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)十的電路接線，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“激振II ”端，此時(shí)懸臂梁開始振動(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變，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

39、振幅值，此時(shí)頻率表所示即為梁的固有頻率。五、注意事項(xiàng)：懸臂梁激振時(shí)振幅不宜太大，否則易造成應(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?nèi)珮虻膶?shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：音頻振蕩器、電橋、箔式應(yīng)變片、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器，低通濾波器，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，在懸臂梁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。Wvg)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)變壓器性能了解差動(dòng)變壓器

40、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。、實(shí)驗(yàn)原理:差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成。初級(jí)線圈做為差動(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)四、實(shí)驗(yàn)步驟:LV端功率輸出，雙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-p 2V。3 用手提壓變壓器磁芯，觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn)，如不能

41、 則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。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?看出它與輸入電壓的相位差約為n/2,是基頻分量。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)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂驗(yàn)榱銡堧妷旱拇嬖跁?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)使放大器未級(jí)趨向飽和，影響電路正常工作，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn) 行補(bǔ)償。二、實(shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含

42、兩種波形成份：1 基波分量。這是因?yàn)椴顒?dòng)變壓器二個(gè)次級(jí)繞組因材料或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，因?yàn)榇艤p耗和鐵磁飽和的影響，使激勵(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）磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢(shì)。減少零殘電壓的辦法有：1）從設(shè)計(jì)和工藝制做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、電橋、音頻振蕩器、示波器、差動(dòng)放大器。四、實(shí)驗(yàn)步驟:5KHZV p -p

43、 2V根據(jù)圖第一通接線。示波通道R1 W/ai-r圖 <11)Wd500mv/格，第二通道 1V /格，差動(dòng)放大器增益100倍，音頻LV端輸出Vpp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)償效果不好則可在電橋交流插口另并聯(lián)一個(gè)數(shù)f的電容。3 提高示波器第二通道靈敏度，將零殘電壓波形與激勵(lì)電壓波形比較。五、注意事項(xiàng):因?yàn)檠a(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)的雙端 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)康模赫f明差動(dòng)變器測(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

44、器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波 器、電壓表、示波表、測(cè)微頭。、實(shí)驗(yàn)音頻振蕩器移相器圖 <12）1差放2按圖<12）接線，差動(dòng)放大器增益適度,音£頻值 2VLVWd2 .調(diào)節(jié)電橋D、+L相敏端輸出通4壓斗A電位器，惆節(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上、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位移，每旋一周 <0.5mm ）記錄一電壓值并填入表格。位移mm電

45、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 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、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?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、音頻振蕩器、電橋、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“激振 I”，使振動(dòng)圓盤保持適當(dāng)振幅。3 維持低頻振蕩器輸出幅度不變，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F表:f(HZ>56789101112131415182

46、030Vop-p4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出振動(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)結(jié)果做比較。四、注意事項(xiàng)：1 儀器中兩副懸臂梁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)原理：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)二個(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，而另一線圈的電感減小。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、電橋、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、測(cè)微頭。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1 差動(dòng)變壓

47、器二個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)狀態(tài)，按圖V13)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)微頭使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)，Lo '工Lo，電橋失衡就有輸出，大小與銜鐵位移量成比例，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)時(shí)輸出波形相位相 差約180。，因?yàn)殡姌蜉敵鍪且粋€(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,做出V

48、X曲線，求出靈敏度。音頻振蕩器LV實(shí)驗(yàn)十九R2Wd移相器差動(dòng)螺管式電感傳感器振幅測(cè)Wa、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)說明利用差動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試，式電感傳感器可以進(jìn)行較大動(dòng)二、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器器、電壓表、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：i 緊接實(shí)驗(yàn)十八，移開測(cè)微頭，微調(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"激振I”上，給振動(dòng)臺(tái)加一交變力，使振動(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、移相器作些 調(diào)整。3 保持低頻振蕩器輸出幅值不變，改變激振頻率f,便可得到它的動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果Vp p f曲線如圖14)LoR2Q圖1 .按圖1

49、5）接線三、實(shí)驗(yàn)步驟:R3KHZ幅值居中，差動(dòng)放大器增益100倍。2 裝上測(cè)微頭，調(diào)整銜鐵處圈中間位置，調(diào)節(jié)電橋使系統(tǒng)輸出為最小。差放XmmVp-p(V>出 V p-p值，填入表格3 .旋動(dòng)測(cè)微頭，移動(dòng)銜鐵,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、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明在不同的激勵(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、雙線示波器、測(cè)微頭。Lv<15)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

50、 ) 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，并做出靈敏度與頻率的關(guān)系曲線。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一一熱電偶一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^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)其熱端和冷端的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。通過測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度<

51、;一般固定冷端為室溫或0C）,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 為銅一康銅熱電偶。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，使差放增益為零。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)調(diào)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，待加熱溫度不再上 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，vCSY iob型實(shí)驗(yàn)儀為一支K分度熱電偶），熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計(jì)算熱t(yī)1。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E<t , to ) = E<t , t 1) + E<t 1 , to )實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修止電動(dòng)勢(shì)式中 E 為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)