傳感器技術(shù)-實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書適用專業(yè)：電氣自動化湖南交通工程學(xué)院前 言傳感器技術(shù)課程，在高等理工科院校測控技術(shù)與儀器類各專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中，是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，而傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程是完成本課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。其主要任務(wù)是通過實(shí)驗(yàn)鞏固和消化課堂所講授理論內(nèi)容的理解， 掌握常用傳感器的工作原理和使用方法，提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣。其目的是使學(xué)生掌握非電量檢測的基本方法和選用傳感器的原則，熟悉各種傳感器與檢測技術(shù)的關(guān)系，以及各類在工程中的實(shí)際應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立處理問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的工作作風(fēng)。本實(shí)驗(yàn)開設(shè)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時數(shù)： 16，開設(shè)實(shí)驗(yàn)總

2、個數(shù)： 8 個，課內(nèi)選做 2 個。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：金屬箔式應(yīng)變計(jì)性能應(yīng)變電橋、雙孔應(yīng)變傳感器稱重實(shí)驗(yàn)、溫度傳感器熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)、溫度傳感器鉑熱電阻、電感式傳感器差動變壓器性能、電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量、 霍爾式傳感器直流激勵特性、電容式傳感器性能等。其中雙孔應(yīng)變傳感器稱重實(shí)驗(yàn)、電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量為綜合性實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)選做實(shí)驗(yàn)有：差動變壓器的應(yīng)用電子秤、電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定。其他儀器與儀表專業(yè)也選擇其中的 2 個或 3 個較為典型的傳感器實(shí)驗(yàn)作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。1目 錄實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變計(jì)性能應(yīng)變電橋 3實(shí)驗(yàn)二 雙孔應(yīng)變傳感器稱重實(shí)驗(yàn) 6實(shí)驗(yàn)三 溫度傳感器熱電偶測溫實(shí)驗(yàn) 8實(shí)驗(yàn)四

3、溫度傳感器鉑熱電阻 11實(shí)驗(yàn)五 電感式傳感器差動變壓器性能 13實(shí)驗(yàn)六 電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量 15實(shí)驗(yàn)七 霍爾式傳感器直流激勵特性 17實(shí)驗(yàn)八 電容式傳感器性能 19實(shí)驗(yàn)九 差動變壓器的應(yīng)用電子秤 21實(shí)驗(yàn)十 電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定 23附錄 A 實(shí)驗(yàn)儀器簡介 25附錄 B 實(shí)驗(yàn)操作須知 272實(shí)驗(yàn)一：金屬箔式應(yīng)變計(jì)性能應(yīng)變電橋?qū)嶒?yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。2 、測試應(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)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)主要了解和掌握箔式應(yīng)變片及直流電橋的原理和工作情況。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段應(yīng)

4、變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻 R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為 R1/ R1、R2/ R 2、R3/ R 3、R4/ R4 ，當(dāng)使用一個應(yīng)變片時，RRR2 RR；當(dāng)二個應(yīng)變片組成差動狀態(tài)工作，則有 R；用四個應(yīng)變片組4 RR成二個差動對工作，且 R1= R2= R3= R4=R， R。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以學(xué)

5、生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件直流穩(wěn)壓電源 +4V、公共電路模塊（一） 公共電路模塊 、貼于主機(jī)工作臺懸臂梁上的箔式應(yīng)變計(jì)、螺旋測微儀、數(shù)字電壓表。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接主機(jī)與模塊電路電源連接線，差動放大器增益置于最大位置（順時針3方向旋到底），差動放大器“ +”“”輸入端對地用實(shí)驗(yàn)線短路。輸出端接電壓表2V 檔。開啟主機(jī)電源，用調(diào)零電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線，調(diào)零后模塊上的“增益、調(diào)零”電位器均不應(yīng)再變動。（圖 1）2、觀察貼于懸臂梁根部的應(yīng)變計(jì)的位置與方向，按圖（ 1）將所需實(shí)驗(yàn)部件連接成測試橋路，圖中 R1、R 2、R3分別為固定標(biāo)準(zhǔn)電阻， R 為應(yīng)變

6、計(jì)（可任選上梁或下梁中的一個工作片） ，圖中每兩個節(jié)之間可理解為一根實(shí)驗(yàn)連接線，注意連接方式，勿使直流激勵電源短路。將螺旋測微儀裝于應(yīng)變懸臂梁前端永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)測微儀使懸臂梁基本處于水平位置。3、確認(rèn)接線無誤后開啟主機(jī)，并預(yù)熱數(shù)分鐘，使電路工作趨于穩(wěn)定。調(diào)節(jié)模塊上的 WD電位器，使橋路輸出為零。4、用螺旋測微儀帶動懸臂梁分別向上和向下位移各 5mm ,每位移 1mm記錄一個輸出電壓值，并記入下表：位移 mm電壓 V根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上做出 VX曲線，計(jì)算靈敏度 S： S= V / X七、思考題比較各橋路間的輸出關(guān)系。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報

7、告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。4九、其它說明1、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)連接線是否完好，學(xué)會正確插拔連接線，這是順利完成實(shí)驗(yàn)的基本保證。2、由于懸臂梁彈性恢復(fù)的滯后及應(yīng)變片本身的機(jī)械滯后，所以當(dāng)螺旋測微儀回到初始位置后橋路電壓輸出值并不能馬上回到零，此時可一次或幾次將螺旋測微儀反方向旋動一個較大位移，使電壓值回到零后再進(jìn)行反向采集實(shí)驗(yàn)。3、實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者用螺旋測微儀進(jìn)行位移后應(yīng)將手離開儀器后方能讀取測試系統(tǒng)輸出電壓數(shù)，否則雖然沒有改變刻度值也會造成微小位移或人體感應(yīng)使電壓信號出現(xiàn)偏差。4、因?yàn)槭切⌒盘枩y試，所以調(diào)零后電壓表應(yīng)置 2V 檔，用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集時應(yīng)選用 200mv量程。5實(shí)驗(yàn)二：雙孔

8、應(yīng)變傳感器稱重實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（綜合）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、比較各橋路間的輸出關(guān)系2、幾種橋路的性能比較3、橋路電路的實(shí)際應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn) 1 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解和掌握幾種橋路的性能，以及橋路的實(shí)際應(yīng)用。知識點(diǎn)：應(yīng)變電橋 差動的概念 幾種電橋的輸出比較 電橋的實(shí)際應(yīng)用三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段本實(shí)驗(yàn)選用的是標(biāo)準(zhǔn)商用雙孔懸臂梁式稱重傳感器，四個特性相同的應(yīng)變片貼在如圖所示位置， 彈性體的結(jié)構(gòu)決定了 R1和 R3、R2 和 R4的受力方向分別相同，因此將它們串接就形成差動電橋。當(dāng)彈性體受力時，根據(jù)電橋的加減特性其輸出電壓為：UE4R1R1RR22RR33RR

9、444E4RR。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件直流穩(wěn)壓電源、 雙孔懸臂梁稱重傳感器、 公共電路模塊 （一） 公共電路模塊 ，稱重砝碼（ 20 克/ 個）、數(shù)字電壓表。6（圖 2）六、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察稱重傳感器彈性體結(jié)構(gòu)及貼片位置，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源連接線，開啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)放大器調(diào)零電位器使無負(fù)載時的稱重傳感器輸出為零。2、接好傳感器測試系統(tǒng)線路，稱重傳感器工作電壓選用 +4V，差動放大器增益為最大（ 100 倍），輸出端接電壓表。調(diào)節(jié)電橋 WD調(diào)零電位器使無負(fù)載時的稱重傳感器輸出為零。3、逐步將砝碼放上稱重平臺，調(diào)節(jié)增益電位器，使 V0

10、 端輸出電壓與所稱重量成一比例關(guān)系，記錄 W（克）與 V（mv）的對應(yīng)值，并填入下表：W (克)V（mv）4 、記錄 W與 V值，并做出 W-V曲線，進(jìn)行靈敏度、線性度與重復(fù)性的比較。5、與雙平行懸臂梁組成的全橋進(jìn)行性能比較。七、思考題比較三種橋路的靈敏度。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明稱重傳感器的激勵電壓請勿隨意提高。注意保護(hù)傳感器的引線及應(yīng)變片使之不受損傷。7實(shí)驗(yàn)三：溫度傳感器熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夂驼莆諟囟葌鞲衅?- 熱電偶的測溫原理和方法。

11、二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察熱電偶的結(jié)構(gòu)2、熱電偶測溫回路的連接。3、熱電偶的測量溫度和輸出電壓的關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱電勢。（圖 3）圖（3）中 T 為熱端，To為冷端，熱電勢 Et= (T) (T )AB AB o本實(shí)驗(yàn)中選用兩種熱電偶鎳鉻鎳硅（ K）和鎳鉻銅鎳（ E）。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以采用集中授課形式模式組織教學(xué)。8五、實(shí)驗(yàn)條件K、E分度熱電偶、溫控電加熱爐、 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K 、14 位數(shù)字電壓2表。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱

12、電偶保護(hù)外套） ，了解溫控電加熱器工作原理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時間比例式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。溫度設(shè)定：撥動開關(guān)撥向“設(shè)定”位，調(diào)節(jié)設(shè)定電位器，儀表顯示的溫度值隨之變化，調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需的溫度時停止。然后將撥動開關(guān)扳向“測量”側(cè)， （注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖） 。2、首先將溫度設(shè)定在 50左右，打開加熱開關(guān)， 加熱電爐電源插頭插入主機(jī)加熱電源出插座 ，熱電偶插入電加熱爐內(nèi)， K 分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測試”端， E分度熱電偶接“溫控”端，注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶，14 位萬

13、用表置 200mv檔，當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“溫控”時測 E分度熱電偶的2熱電勢，并記錄電爐溫度與熱電勢 E的關(guān)系。3、因?yàn)闊犭娕祭涠藴囟炔粸?0，則需對所測的熱電勢值進(jìn)行修正E（T，To）=E(T,t 1)+E(T1,T 0)實(shí)際電動勢 測量所得電勢 溫度修正電勢查閱熱電偶分度表，上述測量與計(jì)算結(jié)果對照。4、繼續(xù)將爐溫提高到 70、90、110和 130，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察熱電偶的測溫性能。七、思考題熱電偶溫度的大小與實(shí)際電動勢與分度表值誤差的關(guān)系？八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明加熱爐溫度請勿超過 150，當(dāng)加

14、熱開始，熱電偶一定要插入爐內(nèi)，否則爐溫會失控，同樣做其它溫度實(shí)驗(yàn)時也需用熱電偶來控制加熱爐溫度。9因?yàn)闇乜貎x表為 E 分度，所以當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“測試”方接入 K 分度熱電偶時，數(shù)字溫度表顯示的溫度并非為加熱爐內(nèi)的溫度。10實(shí)驗(yàn)四：溫度傳感器 鉑熱電阻實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夂驼莆諟囟葌鞲衅?-鉑熱電阻的測溫原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察鉑熱電阻的結(jié)構(gòu)2、鉑熱電阻測溫回路的連接。3、鉑熱電阻的測量溫度和輸出電壓的關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段鉑熱電阻測溫范圍一般為-200650 ，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在 0 T 650時， RT=R

15、0（1+AT+BT 2）式中 RT 鉑熱電阻 T時的電阻值RO 鉑熱電阻在 0時的電阻值A(chǔ) 系數(shù)（ =3.9684710 -3 1/ ）B 系數(shù)（ -5.847 10 -7 1/ 2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時電橋失衡便可測得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以采用集中授課形式模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件鉑熱電阻（ Pt100）、加熱爐、溫控器、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K（一） 、 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K 、數(shù)字電壓表、水銀溫度計(jì)或半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器與模塊處理電路接口，鉑熱電阻電路輸出端 VO

16、接電壓表，溫度計(jì)置于熱電阻旁11感受相同的溫度。2、開啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)熱電阻電路調(diào)零旋鈕，使輸出電壓為零，電路增益適中，由于鉑電阻通過電流時其電阻值要發(fā)生變化，因此電路有一個穩(wěn)定過程。3、開啟加熱開關(guān)，設(shè)定加熱爐溫度為 100，觀察隨爐溫上升鉑電阻的阻值變化及輸出電壓變化， （溫度表上顯示的溫度值是爐內(nèi)溫度，并非是加熱爐頂端傳感器感受到的溫度） 。并記錄數(shù)據(jù)填入下表：VO（m v）做出 V-T 曲線，觀察其工作線性范圍。七、思考題熱電偶和鉑熱電阻的測溫方法比較。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明加熱器溫度一定

17、不能過高，以免損壞傳感器的包裝。12實(shí)驗(yàn)五：電感式傳感器差動變壓器性能實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒幼儔浩鞯幕窘Y(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差動變壓器的基本特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)2、驗(yàn)證差動變壓器的基本特性三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段電感傳感器是一種將位置量的變化轉(zhuǎn)為電感量變化的傳感器，差動變壓器由銜鐵、初級線圈和次級線圈組成，初級線圈做為差動變壓器激勵用，相當(dāng)于變壓器原邊。次級線圈由兩個結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器副邊。差動變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的，其原理及輸出特性見圖（4）。（圖 4）（圖 5）1

18、3四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件差動變壓器、電感傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、音頻信號源、螺旋測微儀、示波器。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、按圖（13）接線，差動變壓器初級線圈必須從音頻信號源 LV 功率輸出端接入，雙線示波器第一通道靈敏度 500mv/格，第二通道 10mv/格。2、打開主機(jī)電源，調(diào)整音頻輸出信號頻率，輸出 Vp-p 值 2V，以示波器第二通道觀察到波形不失真為好。3、用手上下提壓 左右移動 改變變壓器磁芯在線圈中位置，觀察示波器第二通道所示波形能否過零翻轉(zhuǎn)，否則改接次級二個線圈的串接端。4、用螺旋測微儀帶動鐵芯在線圈中移動，從示波器中讀出次級輸出電壓

19、Vp-p值，同時注意初次級線圈波形相位。位移 mm電壓 Vp-p根據(jù)表格所列結(jié)果，作出 V-X曲線，指出線性工作范圍。5、仔細(xì)調(diào)節(jié)測微儀使次級輸出波形無法再小時，即為差動變壓器零點(diǎn)殘余電壓，提高示波器第二通道靈敏度，觀察殘余電壓波形，分析其頻率成分。七、思考題為什么差動變壓器性能試驗(yàn)中有些測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)不符合線形的規(guī)律？八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明示波器第二通道為懸浮工作狀態(tài)（即示波器探頭二根線都不接地） 。實(shí)驗(yàn)六：電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 214實(shí)驗(yàn)類型：（綜合）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一

20、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒硬顒勇莨苁絺鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)掌握差動螺管式傳感器位移測量的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察差動螺管式傳感器的基本結(jié)構(gòu) 2、差動螺管式傳感器位移測量知識點(diǎn)：電感傳感器的性能 差動螺管式傳感器的原理 差動螺管式傳感器的實(shí)際應(yīng)用三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段差動螺管式電感傳感器由電感線圈的二個次級線圈反相串接而成，工作在自感基礎(chǔ)上，由于銜鐵在線圈中位置的變化使二個線圈的電感量發(fā)生變化，包括兩個線圈在內(nèi)組成的電橋電路的輸出電壓信號因而發(fā)生相應(yīng)變化四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以以采用集中授課形式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件差動變壓器二組次級線圈、音頻信號源、公共電路模塊（一） （二）、公

21、共電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K 、電感傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表、示波器、測微儀（圖 6）。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線，按圖（ 16）組成測試系統(tǒng)，兩個次級線圈必須接成差動狀態(tài)，差動放大器增益不要太大，具體調(diào)節(jié)注意點(diǎn)可參照實(shí)驗(yàn)二十三。2、旋動測微儀使銜鐵居中線圈，此時 LO=LO，系統(tǒng)輸出為零。3、當(dāng)銜鐵在線圈中上 左 、下 右 位移時， LOLO，電橋失衡，輸出電15壓信號的大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵位移方向有關(guān)，銜鐵向上 左和向下右移動時輸出波形相差約 180 0，（可用示波器觀察相敏檢波器、端） ，因此必須經(jīng)過相敏檢波器才能判斷電壓極性。以銜鐵位置居中為起點(diǎn)，分別向上 左 、向下右各

22、位移 5mm，記錄 V、X 值并填入下表（每位移 0.5mm記錄一個數(shù)值）：Xmm 0V0 0依此做出 V-X曲線，求出靈敏度 S，指出線性工作范圍。七、思考題差動螺管式傳感器位移測量的特點(diǎn)，以及和差動變壓器電感傳感器的比較？八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明實(shí)驗(yàn)七：霍爾式傳感器直流激勵特性實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 216實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)掌握霍爾傳感器直流激勵特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察霍爾傳感器的基本結(jié)構(gòu)2、掌握霍爾傳感器直流激勵特性三、實(shí)驗(yàn)原理、方法

23、和手段霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的磁電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)霍爾元件位于由兩個環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場中時就成了霍爾位移傳感器?；魻栐ㄒ院愣娏鲿r，就有霍爾電勢輸出，霍爾電勢的大小正比于磁場強(qiáng)度（磁場位置），當(dāng)所處的磁場方向改變時，霍爾電勢的方向也隨之改變。+2V 差放 電壓表W DR（圖 7）四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件霍爾傳感器、直流穩(wěn)壓電源（ 2V）、公共電路模塊（一） 、 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K 、電壓表、測微儀。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 安裝好梯度磁場及霍爾傳感器 連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源及傳感器接口，確認(rèn)霍爾元件直流激勵電壓為 2V，另一激勵端接

24、地，實(shí)驗(yàn)接線按圖（ 23）所示，差動放大器增益 10 倍左右。2、用螺旋測微儀調(diào)節(jié)振動平臺 精密位移裝置 使霍爾元件置于梯度磁場中間，并調(diào)節(jié)電橋直流電位器 WD，使輸出為零。173、從中點(diǎn)開始，調(diào)節(jié)螺旋測微儀，上下 左右移動霍爾元件各 3.5mm，每變化 0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值，并記入下表：Xmm 0V0mv 0作出 V-X 曲線，求得靈敏度和線性工作范圍。如出現(xiàn)非線性情況，請查找原因。七、思考題霍爾傳感器測位移的特點(diǎn)以及同其他位移傳感器的比較。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明直流激勵電壓只能是 2V，

25、不能接+2V(4V)否則銻化銦霍爾元件會燒壞。18實(shí)驗(yàn)八：電容式傳感器性能實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)掌握電容式傳感器的性能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察電容式傳感器的基本結(jié)構(gòu)2、掌握電容式傳感器性能三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段差動式平行 同軸變面積電容的兩組電容片 Cx1與 Cx2 作為雙 T 電橋的兩臂，當(dāng)電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。（圖 8）四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、激振器 I 、測微儀。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察電容傳感器結(jié)構(gòu)：傳

26、感器由一組動片和兩組定片組成， 一個動極與兩個定級組成 ，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器接口，按圖（ 29）接好實(shí)驗(yàn)線路，增益不宜太大。2、打開主機(jī)電源，用測微儀帶動傳感器動片 極 位移至兩組定片 極中間，調(diào)整調(diào)零電位器 ，此時模塊電路輸出為零。193、向上 左 和向下右 位移動片 極 ，每次 0.5mm，直至動片 極 靜 極 片完全重合為止，記錄數(shù)據(jù)，作出 V-X 曲線，求出靈敏度。XmmV0（v）七、思考題電容傳感器測位移的特點(diǎn)以及同其他位移傳感器的比較。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明1、電容動片

27、與定片之間距離須相等 動極須位于環(huán)型定極中間 ，必要時可作調(diào)整，實(shí)驗(yàn)時電容不能發(fā)生擦片，否則信號會發(fā)生突變。2、電容動片是由懸臂梁帶動的，由于鋼梁彈性恢復(fù)的滯后，實(shí)驗(yàn)時雖然測微儀刻度回到初始位置，但實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出電壓并不一定回到零位，此時可反復(fù)幾次反方向旋動測微儀，使輸出電壓過零后再回到初始位置，開始反方向的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)九：差動變壓器的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 220實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒幼儔浩鱾鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)掌握差動變壓器傳感器的性能及電子秤的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察差動變壓器傳感器的基本結(jié)構(gòu)2、掌握差動變壓器傳感器性能和電子秤的應(yīng)用三、實(shí)驗(yàn)原

28、理、方法和手段差動式平行 同軸變面積電容的兩組電容片 Cx1與 Cx2 作為雙 T 電橋的兩臂，當(dāng)電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。（圖 8）四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件差動變壓器、電感傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、公共電路模塊（一） （二）、 公共電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表、振動平臺、砝碼、示波器。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、參照實(shí)驗(yàn)五接線，將系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)為零，低通濾波器輸出接電壓表 2V擋。2、將所有砝碼放上振動平臺，調(diào)節(jié)差動放大器增益，使輸出電壓與所稱重量成一比例關(guān)系。3、分別依次取走砝碼和重新堆上砝碼，將所稱重量與輸出電壓值記入下表：21W克V04、作出

29、 V-W曲，并在取走砝碼后在平臺放一不知重量之物品，根據(jù)曲線坐標(biāo)值大致求出此物重量。七、思考題差動變壓器壓力的測量同其他位壓力傳感器的比較。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明由于懸臂梁的機(jī)械彈性滯后，此電子秤的重復(fù)性不一定太好實(shí)驗(yàn)十：電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)學(xué)時： 2實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證）22實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器的基本結(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)掌握電渦流傳感器的性能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察電渦流傳感器的基本結(jié)構(gòu)2、掌握電渦流傳感器性能三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段電渦流傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成

30、，當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，在與其平行的金屬片上感應(yīng)產(chǎn)生電渦流， 電渦流的大小影響線圈的阻抗 Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率，導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離 X 有關(guān)，當(dāng)平面線圈、被測體（渦流片） 、激勵源確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗 Z 只與距離 X有關(guān)，將阻抗變化轉(zhuǎn)為電壓信號 V輸出，則輸出電壓是距離 X的單值函數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求本實(shí)驗(yàn)采用以以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)。五、實(shí)驗(yàn)條件電渦流傳感器、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、螺旋測微儀、電壓表、示波器。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源及傳感器接口， 電渦流線圈與渦流片須保持平行，安裝好測微儀，渦流變換器輸出接電壓

31、表 20V檔。2、開啟主機(jī)電源，用測微儀帶動渦流片移動，當(dāng)渦流片完全緊貼線圈時輸出電壓為零（可適當(dāng)改變支架中的線圈角度） ，然后旋動測微儀使渦流片離開線圈，從電壓表有讀數(shù)時每隔 0.2mm記錄一個電壓值，將 V、X數(shù)值填入下表，作出 V-X曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。Xmm 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4. . . . . . . . . . . . . . . .2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8V0v5、3、示波器接電渦流線圈與實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸入端口 波形觀察口 ，觀察電渦流傳感器的激勵信號頻率，隨著線圈與電渦流

32、片距離的變化，信號幅度也發(fā)23生變化，當(dāng)渦流片緊貼線圈時電路停振，輸出為零。七、思考題電渦流傳感器位移測量的特點(diǎn)以及其他位位移傳感器的比較。八、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告簿應(yīng)事先準(zhǔn)備好，用來做預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報告，要求這三個過程在一個實(shí)驗(yàn)報告中完成。九、其它說明模塊輸入端接入示波器時由于一些示波器的輸入阻抗不高（包括探頭阻抗）以至影響線圈的阻抗，使輸出 V0 變小，并造成初始位置附近的一段死區(qū)，示波器探頭不接輸入端即可解決這個問題。附錄 A 實(shí)驗(yàn)儀器簡介本實(shí)驗(yàn)采用浙江大學(xué)儀器系生產(chǎn)的 CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合24實(shí)驗(yàn)臺 ,2001B 型主機(jī)的主要功能 : 裝有磁電、壓電加速度、半導(dǎo)體應(yīng)變

33、、金屬箔式應(yīng)變、 衍射光柵等傳感器 , 信號源、 溫控電加熱器、顯示儀表、電動氣壓源、數(shù)據(jù)采集及通信接口等。分別安裝在十余個實(shí)驗(yàn)?zāi)K面板上二十種傳感器，其中電感、電容、霍爾、光纖、電渦流等傳感器可在模塊上做靜態(tài)位移實(shí)驗(yàn)，也可安裝在主機(jī)的振動臺上做動態(tài)性能測試。2001B型主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接線采用了高可靠性的防脫落插座及插頭。實(shí)驗(yàn)連接線均用燈籠狀的插頭及配套的插座，接觸可靠，防旋防松脫，并可在使用日久斷線后重新修復(fù)。2001B型傳感器實(shí)驗(yàn)臺傳感器性能、參數(shù)指標(biāo)：氣敏傳感器（ MO3），對酒精敏感，測量范圍10-2000ppm 靈敏度RO/R5電容式傳感器： 2001 型: 平行變面積差動式電容，線性范圍 3mm。2001B型:圓筒變面積差動式電容 ,線性范圍 3mm。熱釋電紅外傳感器：光譜范圍715m,光頻響應(yīng)0.510HZ。光電傳感器：紅外發(fā)光管、光敏三極管及