THSRZ-1型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置 簡(jiǎn)介一、概述型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置適應(yīng)不同類別、不同層次專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)、考核的需求，是一套多功能、全方位、綜合性、動(dòng)手型的實(shí)驗(yàn)裝置，可以與普教中的“物理”，職教、高教中的“傳感器技術(shù)”、“工業(yè)自動(dòng)化控制”、“非電測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用”、“工程檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用”等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)配套。二、設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由試驗(yàn)臺(tái)部分、三源板部分、處理（模塊）電路部分和數(shù)據(jù)采集通訊部分組成。1. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)部分這部分設(shè)有1k10kHz  音頻信號(hào)發(fā)生器、130Hz 低頻信號(hào)發(fā)生器、四組直流穩(wěn)壓電源：±15V、+5V、±2

2、7;10V、224V可調(diào)、  數(shù)字式電壓表、頻率/轉(zhuǎn)速表、定時(shí)器以及高精度溫度調(diào)節(jié)儀組成。2. 三源板部分 熱源：0220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫120 oC，控制精度±1 oC。 轉(zhuǎn)動(dòng)源：224V直流電源驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速可調(diào)在04500 rpm。 振動(dòng)源：振動(dòng)頻率1Hz30Hz（可調(diào)）。3. 處理（模塊）電路部分 包括電橋、電壓放大器、差動(dòng)放大器、電荷放大器、電容放大器、低通濾波器、渦流變換器、相敏檢波器、移相器、溫度檢測(cè)與調(diào)理、壓力檢測(cè)與調(diào)理等共十個(gè)模塊。4. 數(shù)據(jù)采集、分析部分 為了加深對(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)增設(shè)了USB數(shù)據(jù)采集卡及微處理機(jī)組成的微

3、機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（含微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件）。14位A/D轉(zhuǎn)換、采樣速度達(dá)300kHz，利用該系統(tǒng)軟件，可對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)或靜態(tài)處理和分析，并在屏幕上生成十字坐標(biāo)曲線和表格數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值、列表、作曲線圖以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存盤、打印等處理，實(shí)現(xiàn)軟件為硬件服務(wù)、軟件與硬件互動(dòng)、軟件與硬件組成系統(tǒng)的功能。更注重考慮根據(jù)不同數(shù)據(jù)設(shè)定采集的速率。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)，作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，大多傳感器基本上都做成透明，以便學(xué)生有直觀的認(rèn)識(shí)，測(cè)量連接線用定制的接觸電阻極小的迭插式聯(lián)機(jī)插頭連接。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 結(jié)合本裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不需另配示波器，可以完成大部分常用傳感器的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用。包括金

4、屬箔應(yīng)變傳感器、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)電容、霍耳位移、霍耳轉(zhuǎn)速、磁電轉(zhuǎn)速、擴(kuò)散硅壓力傳感器、壓電傳感器、電渦流傳感器、光纖位移傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器、集成溫度傳感器（AD590）、K型、E型熱電偶、PT100鉑電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器共17種，三十多個(gè)實(shí)驗(yàn)。THSRZ上位機(jī)軟件使用說明THSRZ傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上位機(jī)軟件使用說明 THSZR-1傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是和浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的THSRZ-1型 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)配套的上位機(jī)軟件，使用本軟件之前先確認(rèn)安裝了USB數(shù)據(jù)采集以及采集卡的驅(qū)動(dòng)程序。在桌面上找到如下圖標(biāo)：如果數(shù)據(jù)采集卡和電腦連接好并且安裝好了驅(qū)動(dòng)程序，程序?qū)⑦M(jìn)入到主程序界面，否則程

5、序?qū)棾鋈缦滤緦?duì)話框：在確定安裝了驅(qū)動(dòng)和正確連接采集卡的情況下程序?qū)⑦M(jìn)入如下所示的界面：程序主要包括了工具欄、菜單欄、狀態(tài)欄、控制欄等。1、 菜單欄菜單欄包括系統(tǒng)、示波器、視圖、工具、幫助五大下拉項(xiàng)目。其中系統(tǒng)中包括開始采集、停止采集、退出三個(gè)選項(xiàng)。當(dāng)單擊開始采集的時(shí)候，開始采集按鈕將會(huì)變灰（不能使用），同時(shí)停止采集按鈕被激活，工具欄上的采集和關(guān)閉按鈕也會(huì)作出相應(yīng)的變化。此時(shí)示波器將會(huì)顯示采集到的波形。示波器包括暫停顯示、波形同步、波形操作、波形復(fù)位、基準(zhǔn)復(fù)位、波形清除、波形復(fù)制七個(gè)選項(xiàng)。其中波形操作又包括有XY軸放大、X軸放大、Y軸放大、波形抓取、十字跟蹤五個(gè)選項(xiàng)。暫停顯示 就是讓波形停止

6、在這個(gè)時(shí)候，但是采集還在繼續(xù)。波形同步 同步顯示波形。波形操作：XY軸放大 在此操作模式下，可以任意放大鼠標(biāo)選定的矩形波形窗口到滿屏。X軸放大 在此操作模式下，可以任意放大鼠標(biāo)選定的時(shí)間軸區(qū)域波形到滿屏。Y軸放大 在此操作模式下，可以任意放大鼠標(biāo)選定的幅值軸區(qū)域波形到滿屏。波形抓取 在此操作模式下，可以對(duì)波形進(jìn)行抓取移動(dòng)。十字跟蹤 在此操作模式下，示波器會(huì)彈出兩跟蹤線。用戶可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)跟蹤線到指定的位置，狀態(tài)欄會(huì)實(shí)時(shí)顯示跟蹤線和波形交叉點(diǎn)的坐標(biāo)位置。波形復(fù)位 在放大波形的情況下還原到波形的初始狀態(tài)?；鶞?zhǔn)復(fù)位 復(fù)位控制區(qū)里的水平，基準(zhǔn)按鈕到初始狀態(tài)。波形清除 清除示波器中的波形。波形復(fù)制 將示

7、波器中的圖形復(fù)制到剪貼板中，這樣可以方便將圖形粘貼到其他程序中，比如windows自帶的畫板程序。視圖包括工具欄、狀態(tài)欄和控制欄三個(gè)項(xiàng)目。這三個(gè)欄目是用來顯示工具欄、狀態(tài)欄控制欄的。入下所示：工具包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算器這兩個(gè)項(xiàng)目。單擊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目將會(huì)出現(xiàn)畫圖工具程序，在程序中手動(dòng)填入數(shù)據(jù)然后單擊確定將會(huì)進(jìn)入到曲線擬合程序。如下圖所示：根據(jù)需要選擇不同的擬合方式，然后單擊顯示曲線將會(huì)出現(xiàn)不同的擬合曲線。擬合方式有線性擬合、曲線擬合，其中曲線擬合又包括雙曲線擬合和拋物線擬合。圖形顯示如下：線性擬合雙曲線擬合拋物線擬合單擊計(jì)算器將會(huì)彈出一個(gè)計(jì)算器出來，入下圖所示：幫助只有一個(gè)關(guān)于THSRZ-1

8、的選項(xiàng)。單擊后將出現(xiàn)如下圖形：目 錄實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 交流全橋的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 擴(kuò)散硅壓阻壓力傳感器差壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十二 電容傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十四 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十五 霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十六 霍爾式傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十七 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)

9、驗(yàn)十八 壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十九 電渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十 被測(cè)體材質(zhì)、面積大小對(duì)電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十一 電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十二 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十三 光纖傳感器的測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十四 光纖傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十五 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十六 PT100溫度控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十七 集成溫度傳感器的溫度特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十八 鉑電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十九 熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十 E型熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十一 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十二 氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三十三 濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí) 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)三十四 轉(zhuǎn)速控

10、制實(shí)驗(yàn)*打*號(hào)為演示實(shí)驗(yàn)，選做。實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂涣私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)儀應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、托盤、砝碼、數(shù)顯電壓表、±15V、±4V電源、萬用表（自備）。三、實(shí)驗(yàn)原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R/R=K，式中R/R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感組件，如圖1-1所示，四個(gè)金屬箔應(yīng)變片分別貼在彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變

11、片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。 圖1-1 圖1-2通過這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R5、R6、R7為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個(gè)單臂電橋，其輸出電壓Uo= （1-1）E為電橋電源電壓，R為固定電阻值，式1-1表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L(zhǎng)=。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=350。2差動(dòng)放大器調(diào)零。從主控臺(tái)接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，將差動(dòng)放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端U

12、o2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調(diào)到增益最大位置（順時(shí)針轉(zhuǎn)到底），調(diào)節(jié)電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關(guān)閉主控臺(tái)電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動(dòng)）3按圖1-2連線，將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構(gòu)成一個(gè)單臂直流電橋。4加托盤后電橋調(diào)零。電橋輸出接到差動(dòng)放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，預(yù)熱五分鐘，調(diào)節(jié)Rw1使電壓表顯示為零。5在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，計(jì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入下表1-1，關(guān)閉電源。重量(g)20406080100120140

13、160180200電壓(mV)0.0310.0600.0900.1200.1510.1830.2120.2430.2750.305 表11五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表11計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差f1=m/yF.S ×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；yF·S為滿量程（200g）輸出平均值。六、注意事項(xiàng)加在應(yīng)變傳感器上的壓力不應(yīng)過大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)一三、實(shí)驗(yàn)原理：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入

14、電橋作為鄰邊，如圖2-1。電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善，當(dāng)兩只應(yīng)變片的阻值相同、應(yīng)變數(shù)也相同時(shí)，半橋的輸出電壓為 Uo=EK/2 = （2-1）E為電橋電源電壓，式2-1表明，半橋輸出與應(yīng)變片阻值變化率呈線性關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器已安裝在應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，可參考圖1-1。2差動(dòng)放大器調(diào)零，參考實(shí)驗(yàn)一步驟2。3按圖2-1接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩只應(yīng)變片接入電橋的鄰邊。4加托盤后電橋調(diào)零，參考實(shí)驗(yàn)一步驟4。5在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，計(jì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入下表，關(guān)閉電源。表2-1重量

15、(g)20406080100120140160180200電壓(mV)20426485107128151171195217五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表2-1的實(shí)驗(yàn)資料，計(jì)算靈敏度L=U/W，非線性誤差f2六、思考題引起半橋測(cè)量時(shí)非線性誤差的原因是什么？ 圖2-1實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)原理：全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩只應(yīng)變片接到電橋的對(duì)邊，不同的接入鄰邊，如圖3-1，當(dāng)應(yīng)變片初始值相等，變化量也相等時(shí)，其橋路輸出：Uo=KE （3-1） E為電橋電源電壓，式3-1表明，全橋輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差得到

16、進(jìn)一步改善。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器已安裝在應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，可參考圖1-1。2差動(dòng)放大器調(diào)零，參考實(shí)驗(yàn)一步驟2。3按圖 3-1接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩對(duì)應(yīng)變片分別接入電橋的鄰邊。4加托盤后電橋調(diào)零，參考實(shí)驗(yàn)一步驟4。 圖3-15在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，計(jì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入下表3-1，關(guān)閉電源。表3-1重量(g)電壓(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)記錄表3-1的實(shí)驗(yàn)資料，計(jì)算靈敏度L=U/W，非線性誤差f3六、思考題比較單臂、半橋、全橋測(cè)量電路的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)四 直流全橋

17、的應(yīng)用電子稱實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庵绷魅珮虻膽?yīng)用及電路的定標(biāo)二、實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)一三、實(shí)驗(yàn)原理：電子稱實(shí)驗(yàn)原理同實(shí)驗(yàn)三的全橋測(cè)量原理，通過調(diào)節(jié)放大電路對(duì)電橋輸出的放大倍數(shù)使電路輸出電壓值為重量的對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即成一臺(tái)比較原始的電子稱。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按實(shí)驗(yàn)三的步驟1、2、3接好線并將差動(dòng)放大器調(diào)零。2將10只砝碼置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器Rw3（滿量程時(shí)的增益），使數(shù)顯電壓表顯示為0.200V（2V檔測(cè)量）。3拿去托盤上所有砝碼，觀察數(shù)顯電壓表是否顯示為0.000V，若不為零，再次將差動(dòng)放大器調(diào)零和加托盤后電橋調(diào)零。4重復(fù)2、3步驟，直到精確為止，把電壓量綱V

18、改為重量量綱Kg即可以稱重。5將砝碼依次放到托盤上并讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，計(jì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入表4-1。6去除砝碼，托盤上加一個(gè)未知的重物（不要超過1Kg），記錄電壓表的讀數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出重物的重量。表4-1重量(g)電壓(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)計(jì)入表4-1的實(shí)驗(yàn)資料，計(jì)算靈敏度L=U/W，非線性誤差f4實(shí)驗(yàn)五 交流全橋的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣魅珮驕y(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變參數(shù)的原理與方法二、實(shí)驗(yàn)儀器：振蕩器、萬用表（自備）、應(yīng)變傳感器模塊、通信接口（包括采集卡及上位機(jī)軟件）、振動(dòng)源、三源板上的應(yīng)變輸出、應(yīng)變輸出專用連接線。三、實(shí)驗(yàn)原理：將應(yīng)變傳感器模塊電橋的直流電源E

19、換成交流電源，則構(gòu)成一個(gè)交流全橋，其輸出u= ，用交流電橋測(cè)量交流應(yīng)變信號(hào)時(shí)，橋路輸出為一調(diào)制波。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1不用模塊上的應(yīng)變電阻，改用振動(dòng)梁上的應(yīng)變片，通過導(dǎo)線連接到三源板的“應(yīng)變輸出”。2將臺(tái)面三源板上的應(yīng)變輸出用連接線接到應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的黑色插座上。3根據(jù)圖5-1，接好交流電橋調(diào)平衡電路及系統(tǒng)，R8、Rw1、C、Rw2為交流電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。檢查接線無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，將音頻振蕩器的頻率調(diào)節(jié)到1KHz左右，幅度峰-峰值調(diào)節(jié)到Vp-p=10V（頻率用頻率/轉(zhuǎn)速表監(jiān)測(cè)，幅度用上位機(jī)監(jiān)測(cè)）。 圖5-14調(diào)節(jié)Rw1、Rw2使上位機(jī)采集到一條在零點(diǎn)的直線。5將低頻振蕩器輸出接入

20、振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)源插孔，調(diào)低頻輸出幅度和頻率使振動(dòng)臺(tái)(圓盤)明顯有振動(dòng)。6低頻振蕩器幅度調(diào)節(jié)不變，改變低頻振蕩器輸出信號(hào)的頻率（用頻率/轉(zhuǎn)速表監(jiān)測(cè)），用上位機(jī)檢測(cè)頻率改變時(shí)差動(dòng)放大器輸出調(diào)制波包絡(luò)的電壓峰峰值，填入下表。表5-1f(Hz) Vo(p-p) 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 從表5-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出振動(dòng)梁的共振頻率。 實(shí)驗(yàn)六 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器壓力傳感器模塊。，數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源+5V、±15V。三、實(shí)驗(yàn)原理在具有壓阻效應(yīng)的半導(dǎo)體材料上用擴(kuò)散或離子注入法，形成4個(gè)阻值相等的電阻條。并將它們連接成惠斯通電

21、橋，電橋電源端和輸出端引出，用制造集成電路的方法封裝起來，制成擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器。平時(shí)敏感芯片沒有外加壓力作用，內(nèi)部電橋處于平衡狀態(tài)，當(dāng)傳感器受壓后芯片電阻發(fā)生變化，電橋?qū)⑹テ胶?，給電橋加一個(gè)恒定電壓源，電橋?qū)⑤敵雠c壓力對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，這樣傳感器的壓力變化通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。實(shí)驗(yàn)原理圖如圖6.1所示，MPX10有4個(gè)引出腳，1腳接地、2腳為Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo-；當(dāng)P1>P2時(shí)，輸出為正；P1<P2時(shí)，輸出為負(fù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟61接入+5V、±15V直流穩(wěn)壓電源，模塊輸出端Vo2接控制臺(tái)上數(shù)顯直流電壓表，選擇20V檔，打開實(shí)驗(yàn)臺(tái)總電源。4

22、調(diào)節(jié)Rw2到適當(dāng)位置并保持不動(dòng)，用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的輸入端Ui短路，然后調(diào)節(jié)Rw3使直流電壓表20V檔顯示為零，取下短路導(dǎo)線。5氣室1、2的兩個(gè)活塞退回到刻度“17”的小孔后，使兩個(gè)氣室的壓力相對(duì)大氣壓均為0，氣壓計(jì)指在“零”刻度處，將MPX10的輸出接到差動(dòng)放大器的輸入端Ui，調(diào)節(jié)Rw1使直流電壓表20v檔顯示為零。6保持負(fù)壓力輸入P2壓力零不變，增大正、壓力輸入P1的壓力到0.01MPa，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P1的壓力達(dá)到0.095Mpa；填入表6-1。P(KP) 0.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.06Uo2（V）0

23、.480.700.831.011.241.431.591.782.187保持正壓力輸入P1壓力0.095Mpa不變，增大負(fù)壓力輸入P2的壓力，從0.01MPa每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P2的壓力達(dá)到0.095Mpa；填入表6-2。P(KP) 0.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.06Uo2（V）1.851.651.481.291.070.920.670.47-0.098保持負(fù)壓力輸入P2壓力0.095Mpa不變，減小正壓力輸入P1的壓力，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P1的壓力為0.005Mpa；填入表6-3

24、。P(KP) 0.0550.050.0450.040.0350.030.0250.020.005Uo2（V）-0.26-0.44-0.62-0.78-0.96-1.11-1.26-1.39-1.759保持負(fù)壓力輸入P1壓力0Mpa不變，減小正壓力輸入P2的壓力，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P2的壓力為0.005Mpa；填入表6-4P(KP) 0.0550.050.0450.040.0350.030.0250.020.005Uo2（V）-1.78-1.56-1.49-1.41-1.26-1.03-0.95-0.78-0.04五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)表6-1、6-2、6-3所得數(shù)

25、據(jù)，計(jì)算壓力傳感器輸入P（P1-P2）輸出Uo2曲線。計(jì)算靈敏度L=U/P，非線性誤差f。 圖6-1實(shí)驗(yàn)七 差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性二、實(shí)驗(yàn)儀器差動(dòng)變壓器模塊、測(cè)微頭、通信接口（含上位機(jī)軟件）、差動(dòng)變壓器、信號(hào)源、直流電源。三、實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和兩只次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成。鐵芯連接被測(cè)物體，移動(dòng)線圈中的鐵芯，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則減小，將兩只次級(jí)線圈反向串接（同名端連接）引出差動(dòng)輸出。輸出的變化反映了被測(cè)物體的移動(dòng)量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1根據(jù)圖7-1

26、將差動(dòng)變壓器安裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。 圖7-1 圖7-22將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K的插座中，音頻信號(hào)由振蕩器的“00”處輸出，打開主控臺(tái)電源，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)輸出的頻率和幅度（用上位機(jī)軟件檢監(jiān)測(cè)），使輸出信號(hào)頻率為4-5KHz，幅度為Vp-p=2V，按圖7-2接線（1、2接音頻信號(hào)，3、4為差動(dòng)變壓器輸出，接放大器輸入端）。3用上位機(jī)觀測(cè)Uo的輸出，旋動(dòng)測(cè)微頭，使上位機(jī)觀測(cè)到的波形峰峰值Vp-p為最小，這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，另一個(gè)方向位稱為負(fù)，從Vp-p最小開始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm從上位機(jī)上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下218619474454554547457

27、57454557545445發(fā)表71，再?gòu)腣p-p最曉處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1實(shí)驗(yàn)過程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。根據(jù)表71畫出Vop-pX曲線，作出量程為±1mm、±3mm靈敏度和非線性誤差。表（7-1）差動(dòng)變壓器位移X值與輸出電壓數(shù)據(jù)表。V(mV)X(mm)實(shí)驗(yàn)八 差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償?shù)姆椒ǘ?shí)驗(yàn)儀器：差動(dòng)變壓器模塊、測(cè)微頭、通信接口（含上位機(jī)）、差動(dòng)變壓器、信號(hào)源、直流電源。三、實(shí)驗(yàn)原理：由于差動(dòng)變壓器兩只次級(jí)線圈的

28、等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列不均勻性，次級(jí)線圈的不均勻，不一致性，鐵芯的B-H特性非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出并不為零，稱其為零點(diǎn)殘余電壓。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1安裝好差動(dòng)變壓器，利用上位機(jī)觀測(cè)并調(diào)整音頻振蕩器“00”輸出為4KHz ，2V峰峰值；按圖8-1接線。2實(shí)驗(yàn)?zāi)KR1、C1、RW1、RW2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。3用上位機(jī)監(jiān)測(cè)放大器輸出；4調(diào)整測(cè)微頭，使放大器輸出信號(hào)最小。5依次調(diào)整RW1、RW2，使上位機(jī)顯示的電壓輸出波形幅值降至最小。6此時(shí)上位機(jī)顯示即為零點(diǎn)殘余電壓的波形。7記下差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值峰峰值（Vop-p）。（注：這時(shí)的零點(diǎn)殘余電壓經(jīng)放大

29、后的零點(diǎn)殘余電壓V零點(diǎn) p-p×K，K為放大倍數(shù)）。8可以看出，經(jīng)過補(bǔ)償后的殘余電壓的波形是一不規(guī)則波形，這說明波形中有高頻成分存在。圖8-1 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1分析經(jīng)過補(bǔ)償?shù)牧泓c(diǎn)殘余電壓波形。 實(shí)驗(yàn)九 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獬跫?jí)線圈激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響二、實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)七三、實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器輸出電壓的有效值可以近似表示為： 式9-1式9-1中Lp、Rp為初級(jí)線圈的電感和損耗電阻，Ui、為激勵(lì)信號(hào)的電壓和頻率，M1、M2為初級(jí)與兩次級(jí)線圈的互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當(dāng)初級(jí)線圈激勵(lì)頻率太低時(shí)，RP22LP2，則輸出電Uo受頻率變動(dòng)影響較

30、大，且靈敏度較低，只有當(dāng)2LP2RP2時(shí)輸出Uo與無關(guān)，當(dāng)然過高會(huì)使線圈寄生電容增大，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按照實(shí)驗(yàn)七安裝傳感器和接線。開啟主控臺(tái)電源開關(guān)。2選擇音頻信號(hào)的頻率為1KHz，Vp-p=2V。（用上位機(jī)監(jiān)測(cè)）。3用上位機(jī)觀察Uo輸出波形，移動(dòng)鐵芯至中間位置即輸出信號(hào)最小時(shí)的位置。固定測(cè)微頭。4旋動(dòng)測(cè)微頭，向左（或右）旋到離中心位置1mm處，使Uo有較大的輸出。5分別改變激勵(lì)頻率從1KHZ9KHZ，幅值不變，頻率由頻率/轉(zhuǎn)速表監(jiān)測(cè)。將測(cè)試結(jié)果記入表91表9-1激勵(lì)頻率與輸出電壓的關(guān)系。F(Hz)1KHz2 KHz3 KHz4 KHz5 KHz6 KHz7 KHz8 K

31、Hz9 KHzV0(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)表9-1作出幅頻特性曲線。實(shí)驗(yàn)十 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：振蕩器、差動(dòng)變壓器模塊、相敏檢波模塊、頻率/轉(zhuǎn)速表、振動(dòng)源、直流穩(wěn)壓電源。通信接口（含上位機(jī)軟件）。三、實(shí)驗(yàn)原理：利用差動(dòng)變壓器測(cè)量動(dòng)態(tài)參數(shù)與測(cè)量位移的原理相同，不同的是輸出為調(diào)制信號(hào)要經(jīng)過檢波才能觀測(cè)到所測(cè)動(dòng)態(tài)參數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1將差動(dòng)變壓器按圖10-1安裝在三源板的振動(dòng)源單元上。 圖10-12將差動(dòng)變壓器的輸入輸出線連接到差動(dòng)變壓器模塊上，并按圖10-2接線。圖10-23檢查接線無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，用上位機(jī)觀察音頻振

32、蕩器“00”輸出端信號(hào)峰峰值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使Vp-p=2V。4用上位機(jī)觀察相敏檢波器輸出，調(diào)整傳感器連接支架高度，使上位機(jī)顯示的波形幅值為最小。用“緊定旋鈕”固定。5仔細(xì)調(diào)節(jié)RW1和RW2使相敏檢波器輸出波形幅值更小，基本為零點(diǎn)。用手按住振動(dòng)平臺(tái)（讓傳感器產(chǎn)生一個(gè)大位移）仔細(xì)調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波器的旋鈕，使上位機(jī)顯示的波形為一個(gè)接近全波整流波形。松手，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點(diǎn)線。（否則再調(diào)節(jié)RW1和RW2）6振動(dòng)源“低頻輸入”接振蕩器“低頻輸出”，調(diào)節(jié)低頻輸出幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動(dòng)平臺(tái)振蕩較為明顯。分別用上位機(jī)軟件觀察放大器Uo1、相敏檢波器的Uo2及低通濾波器的Uo3的波形

33、。 7保持低頻振蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（頻率與輸出電壓Vp-p的監(jiān)測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)八相同）用上位機(jī)軟件觀察低通濾波器的輸出，讀出峰峰電壓值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表101表101f(Hz)Vp-p(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的振幅頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，并與用應(yīng)變片測(cè)出的結(jié)果相比較。2保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，同樣實(shí)驗(yàn)可得到振幅與電壓峰峰值Up-p曲線（定性）。六、注意事項(xiàng)1低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在共振頻率附近振幅過大。實(shí)驗(yàn)十一 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙輦鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及特點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)儀器：電容傳感器、電容傳感器模塊、測(cè)微頭、數(shù)顯直

34、流電壓表、直流穩(wěn)壓電源、絕緣護(hù)套三、實(shí)驗(yàn)原理：電容式傳感器是指能將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器它實(shí)質(zhì)上是具有一個(gè)可變參數(shù)的電容器。利用平板電容器原理： （11-1）式中，S為極板面積，d為極板間距離，0真空介電常數(shù)，r介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，由此可以看出當(dāng)被測(cè)物理量使S、d或r發(fā)生變化時(shí)，電容量C隨之發(fā)生改變，如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變而僅改變另一參數(shù)，就可以將該參數(shù)的變化單值地轉(zhuǎn)換為電容量的變化。所以電容傳感器可以分為三種類型：改變極間距離的變間隙式，改變極板面積的變面積式和改變介質(zhì)電常數(shù)的變介電常數(shù)式。這里采用變面積式，如圖11-1兩只平板電容器共享一個(gè)下極板，當(dāng)下極板隨被測(cè)物體移

35、動(dòng)時(shí)，兩只電容器上下極板的有效面積一只增大，一只減小，將三個(gè)極板用導(dǎo)線引出，形成差動(dòng)電容輸出。 圖11-1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按圖11-2將電容傳感器安裝在電容傳感器模塊上，將傳感器引線插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K插座中。圖11-22將電容傳感器模塊的輸出UO接到數(shù)顯直流電壓表。3接入±15V電源，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，將電容傳感器調(diào)至中間位置，調(diào)節(jié)Rw，使得數(shù)顯直流電壓表顯示為0（選擇2V檔）。（Rw確定后不能改動(dòng)）4旋動(dòng)測(cè)微頭推進(jìn)電容傳感器的共享極板（下極板），每隔0.2mm記下位移量X與輸出電壓值V的變化，填入下表11-1X(mm) V(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1根據(jù)表11-1的數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的

36、系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差f。實(shí)驗(yàn)十二 電容傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙輦鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)性能的測(cè)量原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：電容傳感器、電容傳感器模塊、相敏檢波模塊、振蕩器頻率/轉(zhuǎn)速表、直流穩(wěn)壓電源、振動(dòng)源、通信接口（含上位機(jī)軟件）。三、實(shí)驗(yàn)原理：與電容傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)原理相同四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1傳感器的安裝如圖10-1，傳感器引線接入傳感器模塊，輸出端Uo接相敏檢波模塊低通濾波器的輸入U(xiǎn)i端，低通濾波器輸出Uo接通信接口CH1。調(diào)節(jié)Rw到最大位置（順時(shí)針旋到底），通過“緊定旋鈕”使電容傳感器的動(dòng)極板處于中間位置，Uo輸出為0。2主控臺(tái)振蕩器“低頻輸出”接到振動(dòng)臺(tái)的“激勵(lì)源”，振動(dòng)頻

37、率選“5-15Hz”之間，振動(dòng)幅度初始調(diào)到零。3將主控臺(tái)±15V的電源接入實(shí)驗(yàn)?zāi)K，檢查接線無誤后，打開主控臺(tái)總電源，調(diào)節(jié)振動(dòng)源激勵(lì)信號(hào)的幅度，用通信接口CH1觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出波形。4保持振蕩器“低頻輸出”的幅度旋鈕不變，改變振動(dòng)頻率（用數(shù)顯頻率計(jì)監(jiān)測(cè)），從上位機(jī)測(cè)出Uo輸出的峰-峰值。保持頻率不變，改變振蕩器“低頻輸出”的幅度，測(cè)量Uo輸出的峰-峰值。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1分析差動(dòng)電容傳感器測(cè)量振動(dòng)的波形。實(shí)驗(yàn)十三 直流激勵(lì)時(shí)霍爾傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻杺鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測(cè)微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)

38、，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，其中KH為靈敏度系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當(dāng)通過霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個(gè)梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以用來進(jìn)行位移測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1將霍爾傳感器按圖13-1安裝，傳感器引線接到霍爾傳感器模塊9芯航空插座。按圖13-2接線。肖2開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“2V”檔，將測(cè)微頭的起始位置調(diào)到“1cm”處，手動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的位置，先使霍爾片大概在磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），固定測(cè)微頭，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。3分別向左、右不同方向旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm記下一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表X（mm）U(mV) 表13-1 圖13-2

39、 霍爾傳感器直流激勵(lì)接線圖取締副在五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告作出UX曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)十四 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)時(shí)霍爾傳感器的特性二、實(shí)驗(yàn)儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測(cè)微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、實(shí)驗(yàn)原理：交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器與直流激勵(lì)一樣，基本工作原理相同，不同之處是測(cè)量電路。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1傳感器的安裝如圖13-1，接線如下圖。圖14-12調(diào)節(jié)振蕩器的音頻調(diào)頻和音頻調(diào)幅旋鈕，使音頻振蕩器的“00”輸出端輸出頻率為1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不應(yīng)過大，否則燒毀霍爾組件）。3開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇

40、“2V”檔，將測(cè)微頭的起始位置調(diào)到“10mm”處，手動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的位置，使霍爾片大概在磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），固定測(cè)微頭，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表為零。4分別向左、右不同方向旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm記一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表。X（mm）U(mV) 表14-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 作出UX曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)十五 霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柦M件的應(yīng)用測(cè)量轉(zhuǎn)速。二、實(shí)驗(yàn)儀器：霍爾傳感器、+5V、224V直流電源、轉(zhuǎn)動(dòng)源、頻率 /轉(zhuǎn)速表。三、實(shí)驗(yàn)原理；利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：UHKHIB，當(dāng)被測(cè)圓盤上裝上N只磁性體時(shí)，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng)變化N次，每轉(zhuǎn)

41、一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢(shì)通過放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)出被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1安裝根據(jù)圖15-1，霍爾傳感器已安裝于傳感器支架上，且霍爾組件正對(duì)著轉(zhuǎn)盤上的磁鋼。圖15-12將+5V電源接到三源板上“霍爾”輸出的電源端，“霍爾”輸出接到頻率/轉(zhuǎn)速表（切換到測(cè)轉(zhuǎn)速位置）。“224V”直流穩(wěn)壓電源接到“轉(zhuǎn)動(dòng)源”的“轉(zhuǎn)動(dòng)電源”輸入端。3合上主控臺(tái)電源，調(diào)節(jié)224V輸出，可以觀察到轉(zhuǎn)動(dòng)源轉(zhuǎn)速的變化。也可通過通信接口的第一通道CH1，用上位機(jī)軟件觀測(cè)霍爾組件輸出的脈沖波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1分析霍爾組件產(chǎn)生脈沖的原理。2根據(jù)記錄的驅(qū)動(dòng)電壓和轉(zhuǎn)速，作V-RPM曲線。 實(shí)驗(yàn)十六 霍

42、爾式傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柦M件的應(yīng)用測(cè)量振動(dòng)二、實(shí)驗(yàn)儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、振動(dòng)源、直流穩(wěn)壓電源、通信接口三、實(shí)驗(yàn)原理：這里采用直流電源激勵(lì)霍爾組件，原理參照實(shí)驗(yàn)十三四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1將霍爾傳感器按圖10-1安裝在振動(dòng)臺(tái)上。傳感器引線接到霍爾傳感器模塊的9芯航空插座。按下圖接線。打開主控臺(tái)電源。 圖16-12先將傳感器固定在傳感器支架的連橋板上，調(diào)節(jié)“緊定旋鈕”和“微動(dòng)升降旋鈕”使霍爾傳感器大致處于磁芯的中間位置，調(diào)節(jié)Rw1使輸出Uo為0；調(diào)節(jié)“低頻調(diào)幅”旋鈕到中間位置，調(diào)節(jié)“低頻調(diào)頻”旋鈕使低頻輸出為5Hz，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的“低頻輸出”接到三源板的“激振源輸入”，使

43、振動(dòng)梁振動(dòng)。3通過通信接口的CH1通道用上位機(jī)軟件觀測(cè)其輸出波形。可調(diào)節(jié)“低頻調(diào)幅”和“低頻調(diào)頻”旋鈕，觀測(cè)振動(dòng)源在不同振幅和頻率的波形。（避免在“低頻調(diào)幅”最大的時(shí)候使振動(dòng)臺(tái)達(dá)到共振，共振頻率13Hz左右，以免損壞傳感器）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1選擇不同的中心點(diǎn)測(cè)量振動(dòng)，比較霍爾輸出波形的變化，并分析其原因2考慮用交流激勵(lì)霍爾組件，輸出應(yīng)是什么波形。實(shí)驗(yàn)十七 磁電式傳感器的測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛絺鞲衅鞯脑砑皯?yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器：轉(zhuǎn)動(dòng)源、磁電感應(yīng)傳感器、224V直流電源、頻率/轉(zhuǎn)速表、通信接口（含上位機(jī)軟件）三、實(shí)驗(yàn)原理：磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈兩端的感應(yīng)

44、電動(dòng)勢(shì)正比于線圈所包圍的磁通對(duì)時(shí)間的變化率，即 其中W是線圈匝數(shù)，線圈所包圍的磁通量。若線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度為v或角速度w，則上式可改為e=-WBlv或者e=-WBSw，l為每匝線圈的平均長(zhǎng)度；B線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S每匝線圈的平均截面積。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按下圖安裝磁電感應(yīng)式傳感器。傳感器底部距離轉(zhuǎn)動(dòng)源45mm（目測(cè)），“轉(zhuǎn)動(dòng)電源”接到224V直流電源輸出（注意正負(fù)極，否則燒壞電機(jī)）。磁電式傳感器的兩根輸出線接到頻率/轉(zhuǎn)速表。2調(diào)節(jié)224V電壓調(diào)節(jié)旋鈕，改變轉(zhuǎn)動(dòng)源的轉(zhuǎn)速，通過通信接口的CH1通道用上位機(jī)軟件觀測(cè)其輸出波形。圖17-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1分析磁電式傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速原理。 2根據(jù)

45、記錄的驅(qū)動(dòng)電壓和轉(zhuǎn)速，作V-RPM曲線。實(shí)驗(yàn)十八 壓電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鳒y(cè)量振動(dòng)的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：振動(dòng)源、低頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、壓電傳感器模塊、移相檢波低通模塊三、實(shí)驗(yàn)原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和壓電陶瓷片等組成（觀察實(shí)驗(yàn)用壓電式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電陶瓷片上，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1壓電傳感器已安裝在振動(dòng)梁的圓盤上。2將振蕩器的“低頻輸出”接到三源板的“低頻輸入”，并按下圖18-1接線，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻調(diào)幅到最大、低

46、頻調(diào)頻到適當(dāng)位置，使振動(dòng)梁的振幅逐漸增大（直到共振）。3將壓電傳感器的輸出端接到壓電傳感器模塊的輸入端Ui1，Uo1接Ui2，Uo2接移相檢波低通模塊低通濾波器輸入U(xiǎn)i，輸出Uo接通信接口CH1，用上位機(jī)觀察壓電傳感器的輸出波形Uo。圖18-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1改變低頻輸出信號(hào)的頻率，記錄振動(dòng)源不同振幅下壓電傳感器輸出波形的頻率和幅值。實(shí)驗(yàn)十九 電渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、實(shí)驗(yàn)儀器：電渦流傳感器、鐵圓盤、電渦流傳感器模塊、測(cè)微頭、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯直流電壓表、測(cè)微頭。三、實(shí)驗(yàn)原理：通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效

47、應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按下圖19-1安裝電渦流傳感器。 圖19-12在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓盤，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使鐵質(zhì)金屬圓盤的平面貼到電渦流傳感器的探測(cè)端，固定測(cè)微頭。圖19-23傳感器連接按圖19-2，將電渦流傳感器連接線接到模塊上標(biāo)有“”的兩端，實(shí)驗(yàn)范本輸出端Uo與數(shù)顯單元輸入端Ui相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔，模塊電源用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入+15V電源。 4合上主控臺(tái)電源開關(guān)，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入下表19-1。X（mm）UO

48、(V)表19-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)表19-1數(shù)據(jù)，畫出UX曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)，并計(jì)算量程為1mm、3 mm及5mm時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端點(diǎn)法或其它擬合直線）。實(shí)驗(yàn)二十 被測(cè)體材質(zhì)、面積大小對(duì)電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠煌谋粶y(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)儀器：除實(shí)驗(yàn)十九所需儀器外，另加銅和鋁的被測(cè)體圓盤。三、實(shí)驗(yàn)原理：渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，由于被測(cè)體的材料、形狀和大小不同會(huì)導(dǎo)致被測(cè)體上渦流效應(yīng)的不充分，會(huì)減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實(shí)際測(cè)量中，往往必須針對(duì)具體的被測(cè)體進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1安裝圖及接線圖與實(shí)驗(yàn)十九相同。2重復(fù)實(shí)驗(yàn)十九的步驟，將鐵質(zhì)金屬圓盤分別換成銅質(zhì)金屬圓盤和鋁質(zhì)金屬圓盤。將實(shí)驗(yàn)資料分別記入下面表20-1、20-2。表20-1 銅質(zhì)被測(cè)體X（mm）V(V) 表20-2 鋁質(zhì)被測(cè)體X（