自動(dòng)化檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娮钁?yīng)變片的工作原理與應(yīng)用并掌握應(yīng)變片測(cè)量電路。二、基本原理：電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過(guò)特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來(lái)組成，一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，此類傳感器主要是通過(guò)一定的機(jī)械裝置將被測(cè)量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過(guò)測(cè)量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化信號(hào)輸出?？捎糜谀苻D(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢測(cè)，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機(jī)械加工、 計(jì)量、建筑測(cè)量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。三、 需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁的應(yīng)變片、測(cè)微頭；顯示面板

2、中的F/V表（或電壓 表）、 2V土 10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片、調(diào)理電路單元中的電橋、差動(dòng)放大器；4首位數(shù)顯萬(wàn)用表（自備）五、實(shí)驗(yàn)步驟:1、在應(yīng)變梁自然狀態(tài)（不受力）的情況下，用4；位數(shù)顯萬(wàn)用表2k Q電阻檔測(cè)量所有應(yīng)變片阻值；在應(yīng)變梁受力狀態(tài)（用手壓、提梁的自由端）的情況下，測(cè)應(yīng)變片阻值，觀察 一下應(yīng)變片阻值變化情況（標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片縱向受力阻值有變化；標(biāo)有左右箭頭2、差動(dòng)放大器調(diào)零點(diǎn)：按下圖 1 8示意接線。將F/ V表（或電壓表）的量程切換開(kāi)關(guān) 切換到2V檔，合上主、畐U電源開(kāi)關(guān)，將差動(dòng)放大器的增益電位器按順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)到底 后再逆

3、向回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)（放大器的增益為最大，回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)的目的：電位器觸點(diǎn)在根部估計(jì)會(huì) 接觸不良），調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零。差動(dòng)放大器的零點(diǎn)調(diào)5節(jié)完成，關(guān)閉主電源。3、應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn):將主板上傳感器輸出單元中的）與電橋單元中R1、R2、R3組將土 2V土 10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源切換到4V檔,箔式應(yīng)變片（標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片中任意一片為工作片成電橋電路，電橋的一對(duì)角接土4V直流電源，另一對(duì)角作為電橋的輸出接差動(dòng)放大器的二輸入端，將W電位器、r電阻直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)接入電橋中（W1電位器二固定端接電橋的土4V電源端、W的活動(dòng)端r電阻接電橋的輸出端），如圖1 9示意接線（

4、粗細(xì)曲線為連接線）。廠-機(jī)頭w1測(cè)is頭邈AJTILJ應(yīng)亜片緊固螳疽電瞧電折平衛(wèi)剛斜.e r id1 1VI jE2A1蔓功放尢吳電壓表圖19應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖與接線示意圖檢查接線無(wú)誤后合上主電源開(kāi)關(guān)， 當(dāng)機(jī)頭上應(yīng)變梁自由端的測(cè)微頭離開(kāi)自由端 （梁處 于自然狀態(tài)，圖1 7機(jī)頭所示）時(shí)調(diào)節(jié)電橋的直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò) W1電位器，使電壓表顯示 為0或接近0。在測(cè)微頭吸合梁的自由端前調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒，使測(cè)微頭的讀數(shù)為10mm左右（測(cè)微頭微分筒的0刻度線與測(cè)微頭軸套的 10mm刻度線對(duì)準(zhǔn)）；再松開(kāi)測(cè)微頭支架軸套的緊固螺 釘，調(diào)節(jié)測(cè)微頭支架高度使梁吸合后進(jìn)一步調(diào)節(jié)支架高度，同時(shí)觀察電壓表顯示絕對(duì)

5、值盡量為最小時(shí)固定測(cè)微頭支架高度（擰緊緊固螺釘，圖1 9機(jī)頭所示）。仔細(xì)微調(diào)測(cè)微頭的微分筒使電壓表顯示值為 0 （梁不受力處于自然狀態(tài)），這時(shí)的測(cè)微頭刻度線位置作為梁位移的 相對(duì)0位位移點(diǎn)。首先確定某個(gè)方向位移，以后每調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒一周產(chǎn)生0.5mm位移，根據(jù)表1位移數(shù)據(jù)依次增加0.5mm并讀取相應(yīng)的電壓值填入表1中；然后反方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒使電壓表顯示 0V （這時(shí)測(cè)微頭微分筒的刻度線不在原來(lái)的0位位移點(diǎn)位置上，是由于測(cè)微頭存在機(jī)械回程差，以電壓表的0V為標(biāo)準(zhǔn)作為0位位移點(diǎn)并取固定的相對(duì)位移 X消除了機(jī)械回程差），再根據(jù)表1位移數(shù)據(jù)依次反方向增加0.5m m并讀取相應(yīng)的電壓值填入表1

6、中。*注：調(diào)節(jié)測(cè)微頭要仔細(xì)，微分筒每轉(zhuǎn)一周 X=0.5mm如調(diào)節(jié)過(guò)量再回調(diào)，則產(chǎn)生回程差。表1應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：位移（mm）-8.0-1.0-0.50+0.5+1.0+8.0電壓（mV）根據(jù)表1數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算靈敏度S= V/ X （ V輸出電壓變化量， X位移變化量）和非線性誤差S （用最小二乘法），S = m/yFS X 100%式中 m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為相對(duì)總位移量。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。六、應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處除實(shí)驗(yàn)接線按圖110示意接線，四片應(yīng)變片組成電橋電路外, 理方法與單臂電橋特

7、性實(shí)驗(yàn)完全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。-4V新稱壓電凍+4V 一st僑平衝網(wǎng)培.蔓弟枚大器 電圧褰圖110應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖與接線示意圖七、思考題：1、 R轉(zhuǎn)換成 V輸出用什么方法？答：可以利用橋式電路來(lái)轉(zhuǎn)換2、根據(jù)圖 4 機(jī)頭中應(yīng)變梁結(jié)構(gòu)，梁的自由端往下施力時(shí)上、下梁片中應(yīng)變片的應(yīng)變方 向（是拉?還是壓 ?）。答：上梁中的應(yīng)變片的應(yīng)變方向是拉，下梁的則是壓3、 還可以用什么方法消除測(cè)微頭的機(jī)械回程差？提示：實(shí)驗(yàn)步驟中不設(shè) 0 位位移點(diǎn)， 直接從位移最大處單方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭。4、 應(yīng)變片組成全橋橋時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題?實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)變壓器測(cè)位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器測(cè)位移時(shí)的應(yīng)用方法二、基

8、本原理：差動(dòng)變壓器的工作原理類似變壓器的作用原理。差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)如圖2 1所示，由一個(gè)一次繞組1和二個(gè)二次繞組 2、3及一個(gè)銜鐵4組成。差動(dòng)變壓器一、二次繞組間的耦 合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間的互感隨被測(cè)位移改變而變化。由于把二個(gè)二次繞組反向串接（同名端相接），以差動(dòng)電勢(shì)輸出，所以把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器式電感傳感器， 通常簡(jiǎn)稱差動(dòng)變壓器。當(dāng)差動(dòng)變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響），它的等效電路如圖2 2所示。圖中Ui為一次繞組激勵(lì)電壓；M、M分別為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感：Li、Ri分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22分別為兩個(gè)二次繞組的

9、電感；F2i、R22分別為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。對(duì)于差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，圖2 1差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖圖2 2差動(dòng)變壓器的等效電路圖兩個(gè)二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同。由于兩個(gè)二次繞組反向串接，所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21,這時(shí)互感M大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵位移越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。同樣道理，當(dāng)銜鐵向二次繞組 L22 一邊移動(dòng)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)仍不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢(shì)反相。因此 通過(guò)差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)的大小和相位可

10、以知道銜鐵位移量的大小和方向。由圖22可以看出一次繞組的電流為:二次繞組的感應(yīng)動(dòng)勢(shì)為：.Jji 一-.由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動(dòng)勢(shì)為:其有效值為：3 職+阿差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如圖 23所示.圖中巳1、E22分別為兩個(gè)二次繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E2為差動(dòng)輸出電動(dòng) 勢(shì)，x表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實(shí)線表示理想的輸 性。Eo為零點(diǎn)殘E崔Eei 廠出特性，而虛線部分表示頭際的輸出特余電動(dòng)勢(shì)，這是由于差動(dòng)變壓器制作上的不對(duì)稱以/少 及鐵心位置等因素所造成的。 零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)的/存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附一近不靈敏，給測(cè)量帶來(lái)誤差，此值訝/的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞

11、的重要指標(biāo)。為了減小0零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)可采取以下方法:圖2 3 差動(dòng)變壓器輸出特性1、盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對(duì)稱。磁性材料要經(jīng)過(guò)處理， 消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。2、選用合適的測(cè)量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動(dòng)方向又可改善輸出 特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。3、 采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。圖124是其中典型的幾種減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)的補(bǔ)償電路。在差動(dòng)變壓器的線圈中串、并適當(dāng)數(shù)值的電阻電容元件，當(dāng)調(diào)整W1 W2寸,可使零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)減小。oLJi(b)(c)UiIJd圖24減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)電路差動(dòng)變壓器在應(yīng)用時(shí)要想法消除零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)和死區(qū)，選用合

12、適的測(cè)量電路， 如采用相敏檢波電路，既可判別銜鐵移動(dòng)（位移）方向又可改善輸出特性， 消除測(cè)量范圍內(nèi)的死區(qū)。 圖25是差動(dòng)變壓器測(cè)位移原理框圖。咅頻寂薦器/VX12三、 需用器件與單元：機(jī)頭中的振動(dòng)臺(tái)、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器；顯示面板中的F/ V表（或 電壓表）、音頻振蕩器；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的電感、調(diào)理電路面板中的電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器；雙蹤示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖2 6示意接線。:顯示與調(diào)理電路面板;音頻振蕩器F/V董相敏檢波器ccJLA養(yǎng)豹啟大器調(diào)零增益AC（電圧表拖示激器衛(wèi)通道 KM圖26差動(dòng)變壓器測(cè)位移組成、接線示意圖2、 將音頻振蕩器幅度調(diào)節(jié)到最

13、?。ǚ刃o逆時(shí)針輕轉(zhuǎn)到底）；電壓表（F/V表）的 量程切換開(kāi)關(guān)切到 2V檔。檢查接線無(wú)誤后合上主、副電源開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)音頻振蕩器（用示波器監(jiān)測(cè)），頻率f=5KHz，幅值Vp-p=2V。3、 調(diào)整差動(dòng)放大器增益：差動(dòng)放大器增益旋鈕順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到底，再逆時(shí)針回轉(zhuǎn)1/2。4、 調(diào)節(jié)測(cè)微頭到15mm處，使差動(dòng)變壓器銜鐵明顯偏離位移中點(diǎn)位置后，調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕使相敏檢波器輸出為全波整流波形（示波器監(jiān)測(cè)），如相鄰波形谷底不在同一水平線上，則調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕使相鄰波形谷底在同一水平線上。再仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使相敏檢波器輸出波形幅值絕對(duì)值盡量為最?。ㄣ曡F處在初級(jí)線圈的中點(diǎn)位置）。5、調(diào)節(jié)電橋單元中的

14、W、W （二者交替配合反復(fù)調(diào)節(jié)）使相敏檢波器輸出波形趨于水平線（可相應(yīng)調(diào)節(jié)示波器量程檔觀察）并且電壓表顯示趨于0 （以電壓表顯示為主）。7、調(diào)節(jié)測(cè)微頭到20mm處并記錄電壓表讀數(shù)作為位移始點(diǎn)，以后順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)測(cè)微頭每隔 X=0.2mm從電壓表上讀出輸出電壓2值（20mn全行程范圍），填入下表2。表2差動(dòng)變壓器測(cè)位移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)X(mm)V(mV)8、根據(jù)表15的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線 （自設(shè)十字坐標(biāo)）并在曲線上截取線性較好的曲 線段作為位移測(cè)量范圍（作為傳感器的量程）計(jì)算靈敏度S=xV/厶X與線性度。實(shí)驗(yàn)完畢關(guān) 閉所有電源開(kāi)關(guān)。五、思考題:1、此差動(dòng)變壓器的量程多大?2、差動(dòng)變壓器輸出經(jīng)相敏檢波器

15、檢波后是否消除了零點(diǎn)殘余電壓和死區(qū)？ 答：消除了3、從實(shí)驗(yàn)曲線上能理解相敏檢波器的鑒相特性嗎?實(shí)驗(yàn)三 光纖位移傳感器測(cè)位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理： 光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。 光纖具有很多優(yōu)異的性 能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能，絕緣、無(wú)感應(yīng) 的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方 （如高溫區(qū) ） ， 或者對(duì)人有害的地區(qū) （如核輻射區(qū) ） ，起到人的耳目的作用， 而且還能超越人的生理界限， 接 收人的感官所感受不到的外界信息。光纖傳感器主要分為兩類：功能型光纖傳

16、感器及非功能型光纖傳感器（ 也稱為物性型和結(jié)構(gòu)型 ） 。功能型光纖傳感器利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)功能的光纖，構(gòu)成“傳” 和“感”合為一體的傳感器。這里光纖不僅起傳光的作用，而且還起敏感作用。工作時(shí)利用檢測(cè)量去改變描述光束的一些基本參數(shù)，如光的強(qiáng)度、相位、偏振、頻率等，它們的改變反 映了被測(cè)量的變化。由于對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)通常使用光電二極管等光電元件， 所以光的那些參 數(shù)的變化，最終都要被光接收器接收并被轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)度及相位的變化。 這些變化經(jīng)信號(hào)處理 后，就可得到被測(cè)的物理量。應(yīng)用光纖傳感器的這種特性可以實(shí)現(xiàn)力， 壓力、溫度等物理參 數(shù)的測(cè)量。非功能型光纖傳感器主要是利用光纖對(duì)光的傳輸作用，

17、 由其他敏感元件與光纖信 息傳輸回路組成測(cè)試系統(tǒng)，光纖在此僅起傳輸作用。本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖位移傳感器， 它由兩束光纖混合后， 組成Y形光纖，半園分 布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束， 另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測(cè)體相距d,由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來(lái)，另一束光纖接收光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，如圖3 1所示。發(fā)射光接收光(a)光纖測(cè)位移工作原理(b)Y形光纖圖3 1 Y形光纖測(cè)位移工作原理圖傳光型光纖傳感器位移量測(cè)是根據(jù)傳送光纖之光場(chǎng)與受訊光纖交叉地方視景做決定。當(dāng)光纖探頭與被測(cè)物接觸或零間隙時(shí)(d=0

18、)，則全部傳輸光量直接被反射至傳輸光纖。沒(méi)有提供光給接收端之光纖，輸出訊號(hào)便為“零”。當(dāng)探頭與被測(cè)物之距離增加時(shí)，接收端之光纖接收之光量也越多，輸出訊號(hào)便增大，當(dāng)探頭與被測(cè)物之距離增加到一定值時(shí)，接收端光纖全部被照明為止，此時(shí)也被稱之為“光峰值”。達(dá)到光峰值之后，探針與被測(cè)物之距離繼續(xù)增加時(shí)，將造成反射光擴(kuò)散或超過(guò)接收端接收視野。使得輸出之訊號(hào)與量測(cè)距離成反比例關(guān)系。如圖32曲線所示，一般都選用線性范圍較好的前坡為測(cè)試區(qū)域。圖32光纖位移特性曲線、器件與單元：機(jī)頭中的振動(dòng)臺(tái)、被測(cè)體(鐵圓片拋光反射面)、Y形光纖探頭、光纖座（光電變換）、測(cè)微頭；顯示面板中的 F/V表；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元

19、中的光纖;調(diào)理電路單元中的差動(dòng)放大器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、擰松光纖探頭支架安裝軸套上的螺釘，小心緩慢地拔出支架安裝軸。觀察二根多模光纖組成的Y形位移傳感器：將二根光纖尾部端面（包鐵端部）對(duì)住自然光照射，觀察探頭端面現(xiàn)象，當(dāng)其中一根光纖的尾部端面用不透光紙擋住時(shí)，探頭端面為半圓雙D形結(jié)構(gòu)。2、按圖27 3示意安裝、接線：在振動(dòng)臺(tái)上安裝被測(cè)體（鐵圓片拋光反射面），在振臺(tái)與測(cè)利頭吸合的情況下調(diào)節(jié)測(cè)微頭到10mm處。安裝光纖：安裝光纖時(shí)，要用手抓捏兩根光纖尾部的包鐵部分輕輕插入光纖座中，絕對(duì)不能用手抓捏光纖的黑色包皮部分進(jìn)行插拔，插入時(shí)不要過(guò)分用力，以免損壞光纖座組件中光電管。將光纖探頭支架安裝軸插入軸

20、套 中，調(diào)節(jié)光纖探頭支架，當(dāng)光纖探頭自由貼住振動(dòng)臺(tái)的被測(cè)體反射面時(shí)擰緊軸套的緊固螺釘。 再按圖3 3示意接線。F/V農(nóng)_n比纖煜架L圖33光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖I引、1評(píng)I頭I局 部程切攜幵關(guān)即理|電I路;Ifl I板;I3、檢查接線無(wú)誤后合上主、副電源開(kāi)關(guān)，將F/ V表的量程切換開(kāi)關(guān)切換到 2V檔。將差動(dòng)放大器的增益電位器順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn), 零電位器使F/ V表顯示為0。調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)X 8mm行程的數(shù)據(jù)），4、順時(shí)針調(diào)節(jié)測(cè)微頭，每隔 X=0.1mm讀取電壓表顯示值（取X( mm109.759.509.259.008.758.508.258.007.75

21、7.50V(v)00.2910.7541.1681.5031.8032.032.212.332.422.46表3光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)5、根據(jù)表27中的數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線并找出線性區(qū)域較好的范圍（前坡）作為光纖位移傳感器的量程計(jì)算靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。五、數(shù)據(jù)處理： S= A V/ X=0.984v/mm光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、 基本原理：光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型的（光電斷續(xù)器也稱光耦），傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過(guò)轉(zhuǎn) 盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換

22、成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的 6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)， 脈沖經(jīng)處理由頻率表顯示f,即可得到轉(zhuǎn)速n =10f。實(shí)驗(yàn)原理框圖如圖 3 4所示。圖34光耦測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)原理框圖三、 需用器件與單元： 機(jī)頭中的小電機(jī)、光電傳感器（已裝在轉(zhuǎn)速盤上）；顯示面板中的F/V表、電機(jī)控制、土 2V土 10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的光電。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖3 5所示接線，將F/V表切換到頻率2KHz檔。直流穩(wěn)壓電源調(diào)到 10V檔。圖35光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)接線示意圖2、檢查接線無(wú)誤后，合上主、副電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電機(jī)控制旋鈕，F(xiàn)/ V表就顯示相應(yīng)的頻率f,計(jì)算轉(zhuǎn)速為n

23、=10f。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。五、數(shù)據(jù)處理：測(cè)得 f=980(HZ),貝U n=10f=9800(r/min)21實(shí)驗(yàn)四 熱電偶的原理及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)溫原理。、基本原理：1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝克（TJSeebeck）發(fā)現(xiàn)和證明了兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí),回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）熱電偶測(cè)溫原理是利用熱電效應(yīng)。如圖41所示，熱電偶就是將 A和B二種不同金A * C 匚T熱電勢(shì)測(cè)量*-0B To C圖4 1熱電偶屬材料的一端焊接而成。 A和B稱為熱電極，焊接 的一端是接觸熱場(chǎng)的 T端稱為工作端或測(cè)量端

24、， 也稱熱端；未焊接的一端處在溫度To稱為自由端或參考端，也稱冷端（接引線用來(lái)連接測(cè)量?jī)x表的兩根導(dǎo)線C是同樣的材料，可以與 A和B不同種材料）。T與To的溫差愈大，熱電偶的輸出 電動(dòng)勢(shì)愈大；溫差為0時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為 0;因此，可以用測(cè)熱電動(dòng)勢(shì)大小衡量溫 度的大小。國(guó)際上，將熱電偶的A B熱電極材料不同分成若干分度號(hào)，并且有相應(yīng)的分度表即參考端溫度為 0C時(shí)的測(cè)量端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；可以通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。熱電偶一般用來(lái)測(cè)量較高的溫度，應(yīng)用在冶金、化工和煉油行業(yè)，用于測(cè)量、控制較高的溫度。本實(shí)驗(yàn)只是定性了解熱電偶的熱電勢(shì)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)儀所配的熱

25、電偶是由銅一康銅組成的簡(jiǎn)易熱電偶，分度號(hào)為 T。實(shí)驗(yàn)儀有二個(gè)熱電偶，它們封裝在懸臂雙平行梁上、下梁的上、下 表面中，二個(gè)熱電偶串聯(lián)在一起，產(chǎn)生熱電勢(shì)為二者之和。三、需用器件與單元：機(jī)頭平行梁中的熱電偶、加熱器；顯示面板中的F/V表（或電壓表）、-15V電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的熱電偶、加熱器；調(diào)理電路單元中的差動(dòng)放大器； 室溫溫度計(jì)（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、熱電偶無(wú)溫差時(shí)差動(dòng)放大器調(diào)零： 將電壓表量程切換到 2V檔，按圖4 2示意接線， 檢查接線無(wú)誤后合上主、副電源開(kāi)關(guān)。將差動(dòng)放大器的增益電位器順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)到底 （增 益為101 倍）,再逆時(shí)針回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn) （防電位器的可調(diào)觸點(diǎn)

26、在極限端點(diǎn)位置接觸不良）；再調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕，使電壓表顯示 0V左右，再將電壓表量程切換到 200mV檔繼續(xù)調(diào) 零，使電壓表顯示 0V。并記錄下自備溫度計(jì)所測(cè)的室溫 tn。顯示與調(diào)理電路面板機(jī)頭局部圖測(cè)微頭遞支架LJ,圖42熱電偶無(wú)溫差時(shí)差動(dòng)放大器調(diào)零接線示意圖2、將-15V直流電源接入加熱器的一端，加熱器的另一端接地，如圖 電壓表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)記錄下電壓表顯示的電壓值 個(gè)銅一康銅熱電偶串聯(lián)經(jīng)放大100倍后的熱電勢(shì)。43所示。觀察V。此電壓值V為二;顯示與調(diào)理i電i路i面I板fN表(電壓和最惶切換開(kāi)關(guān)菽殳局部函測(cè)徴頭熱電儲(chǔ)Qi建動(dòng)啟大器漱按器調(diào)零增益壓 電廡偶加擬器緊

27、固螺訂!i I圖43熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、根據(jù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系式：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to)計(jì)算熱電勢(shì)。式中：t 熱電偶的熱端(工作端或稱測(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。to0C、首先計(jì)算熱端溫度為t,冷端溫度為室溫時(shí)熱電勢(shì)：E(t,tn)= 電壓表V+( 100X 2)式中：100為差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，2為個(gè)熱電偶。、其次查以下所附銅-康銅熱電偶分度表，得到熱端溫度為室溫(溫度計(jì)測(cè)得)，冷端溫度為0C時(shí)的熱電勢(shì) E(tn,to):。、最后計(jì)算熱端溫度為t ,冷端溫度為0C時(shí)的熱電勢(shì)：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to),根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查分度表得到所測(cè)溫度t (加熱器功率較小，升溫10C左右)。附表：銅一康銅熱電偶分度表(自由端溫度為0C時(shí)t mV寸應(yīng)值)分度號(hào)：T(自由端溫度0C)工作端溫度C0123456789熱電動(dòng)勢(shì) (