CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)西京學(xué)院機(jī)電工程系（2008）目 錄使用說(shuō)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)九 相敏檢波器實(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)

2、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 PN 結(jié)集成溫度傳感器實(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(chēng)重

3、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)三十六 磁電式傳感器實(shí)驗(yàn)三十七 壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)三十八 電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)三十九擴(kuò)散硅壓力傳感器（MPX）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四十 氣敏傳感器特性實(shí)驗(yàn)四十一 濕敏傳感器特性演示實(shí)驗(yàn)四十二 綜合傳感器力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)四十三 雙平行梁的動(dòng)態(tài)特性正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)四十四 微機(jī)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)驗(yàn)四十五 光敏電阻實(shí)驗(yàn)使 用 說(shuō) 明CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀是用于檢測(cè)儀表類(lèi)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)的多功能教學(xué)儀器。其特點(diǎn)是集被測(cè)體、各種傳感器、信號(hào)激勵(lì)源、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(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)所提供的數(shù)十種實(shí)驗(yàn)舉例，能完成包含光、磁、電、溫度

4、、位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等內(nèi)容的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過(guò)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(kāi)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。各款實(shí)驗(yàn)儀的傳感器配置及布局是：(具體布局詳見(jiàn)各款儀器工作臺(tái)布局圖)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（BHF-350）。橫向所貼的兩片為溫度補(bǔ)償片，用符號(hào) 和 表示。片上標(biāo)有“BY”

5、字樣的為半導(dǎo)體式應(yīng)變片，靈敏系數(shù)130。（CSY10B型應(yīng)變梁上只貼有半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)。）熱電式（熱電偶）：串接工作的兩個(gè)銅一康銅熱電偶(T分度)分別裝在上、下梁表面，冷端溫度為環(huán)境溫度。分度表見(jiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。（CSY10B 型上梁表面安裝一支K分度標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。）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)，25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集成溫度傳感器。壓電加速度式：位于懸臂梁自由端部，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。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(pán)式工作臺(tái)。圓盤(pán)周?chē)蝗Π?/p>

6、裝有（依逆時(shí)針?lè)较颍╇姼惺剑ú顒?dòng)變壓器）、電容式、磁電式、霍爾式、電渦流式、壓阻式等傳感器。電感式（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(pán)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0.4V/m/s?；魻柺剑喊雽?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(chǎng)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渦流片組成的傳感器，線性范圍>1mm。MPX壓阻式：摩托羅拉擴(kuò)散硅壓力傳感器，差壓工作，測(cè)壓范圍

7、050KP。精度1%。（CSY10B）濕敏傳感器：高分子濕敏電阻，測(cè)量范圍：099%RH。氣敏傳感器：MQ3型，對(duì)酒精氣敏感，測(cè)量范圍10-2000PPm，靈敏度RO/R5。光敏傳感器：半導(dǎo)體光導(dǎo)管，光電阻與暗電阻從nM至nK雙孔懸臂梁稱(chēng)重傳感器：稱(chēng)重范圍0500g，精度1%。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(pán)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，打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)即能加熱,工作時(shí)能獲得高于溫度30左右的升溫。以上傳感器以及加熱器、激振線圈的引線端均

8、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(kāi)關(guān)。（CSY10B裝有激振轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）兩支測(cè)微頭分別裝在左、右兩邊的支架上。二、信號(hào)及儀表顯示部分：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1.5A，Vi端插口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1.5A。直流穩(wěn)壓電源：±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。±2V±10V，檔距2V，分五檔輸出，提供直流信號(hào)

9、源，最大輸出電流1.5A。12 數(shù)字式電壓/頻率表：3 位顯示，分2V、20V、2KHz、20KHz四檔，靈敏度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。R1、R2、R3為350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)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：提供光纖傳感器紅外發(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

10、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°（隨頻率不同有所變化）。相敏檢波器：集成運(yùn)放極性反轉(zhuǎn)電路構(gòu)成，所需最小參考電壓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（信號(hào)變換器）：根據(jù)輸入端熱敏電阻值、光敏電阻及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

11、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(kāi)電源開(kāi)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(kāi)關(guān)控制處理電路的工作電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)勿關(guān)掉。指針式毫伏表工作前需輸入端對(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(hù)注意，本儀器是實(shí)驗(yàn)性?xún)x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，而非工程應(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(guò)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(wàn)用表電阻檔在應(yīng)變片兩端測(cè)量其阻值。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

12、可多根迭插，并保證接觸良好。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，加熱器打開(kāi)即可，觀察隨溫度升高熱電勢(shì)的變化。4熱敏式，按附圖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“V0”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)集成溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，注意電壓表2V檔顯示值為絕對(duì)溫度T(K氏溫度)。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(pán)帶動(dòng)動(dòng)片上下移動(dòng)時(shí)，電容變換器V0

13、端電壓應(yīng)正負(fù)過(guò)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)反射片位置變化，從“V0”端讀出電壓變化值。光電變換器“F0”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. 進(jìn)行光敏電阻測(cè)光實(shí)驗(yàn)，信號(hào)變換器輸出電壓變化范圍1V。12. 進(jìn)行氣敏傳感器特性實(shí)驗(yàn)，特別注意加熱電壓一定不能±2V。13. 進(jìn)行濕敏傳感器特性演示實(shí)驗(yàn)，注意控制激勵(lì)信號(hào)的頻率及幅值。14. 進(jìn)行擴(kuò)散硅壓力傳感器實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)傳感器差壓信號(hào)輸出情況。15將低頻振蕩

14、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。16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)。17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2V!否則一定會(huì)造成霍爾元件燒壞。18進(jìn)行“磁電式傳感器”實(shí)驗(yàn)，磁電傳感器兩端接差動(dòng)放大器輸入端，差動(dòng)放大器增益適當(dāng)控制,用示波器觀察輸出波形，參見(jiàn)附圖12。19進(jìn)行“壓電加速度傳感器”實(shí)驗(yàn)，接線參見(jiàn)附圖13,傳感器引線屏蔽層必須接地。此實(shí)驗(yàn)與上述第12項(xiàng)內(nèi)容均無(wú)定量要求。20進(jìn)行“電渦流傳感器的靜態(tài)標(biāo)定”實(shí)驗(yàn)，接

15、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，右上端端口為振蕩信號(hào)經(jīng)整流后的直流電壓。21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(shuō)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(wú)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（如200mv），以正確選取信號(hào),減小誤差。儀器后部的RS232接口請(qǐng)接計(jì)算機(jī)串行口工作。所接串口須與實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)置一致，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

16、感器種類(lèi)不同，則檢查項(xiàng)目也會(huì)有所不同，請(qǐng)自行根據(jù)儀器型號(hào)選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。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(shū)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后的“注意事項(xiàng)”，要在確認(rèn)接線無(wú)誤的情況下開(kāi)啟電源，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)上各傳感器部分如相對(duì)位置不太正確可松動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲稍作調(diào)整，原則上以按下振動(dòng)梁松手，周邊各部分能隨梁上下振動(dòng)而無(wú)碰擦為宜。附件中的稱(chēng)重平臺(tái)是在實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊的懸臂梁旁的測(cè)微頭取開(kāi)后裝于頂端的永久磁鋼上方，銅質(zhì)砝碼做稱(chēng)重實(shí)驗(yàn)之用。實(shí)驗(yàn)開(kāi)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

17、保證實(shí)驗(yàn)接觸良好，儀器正常工作溫度-1040。實(shí)驗(yàn)一箔式應(yīng)變片性能單臂電橋一、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(shuō)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)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)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R1、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為R1

18、R1、R2R2、R3R3、R4R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R1R2R3R4R，。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、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、（或雙孔懸臂梁、稱(chēng)重砝碼）、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1調(diào)零。開(kāi)啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，“、”輸入端用?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”

19、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R1、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、下梁中的一片工作片）。直流激勵(lì)電源為±4V。4V RR24V R3 R1WDV圖 （1）測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。3確認(rèn)接線無(wú)誤后開(kāi)啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出電壓為零為起點(diǎn)，向上和向下移動(dòng)各

20、5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)0.5mm記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值，并列表。（或在雙孔懸臂梁稱(chēng)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，SXV，并在坐標(biāo)圖上做出VX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)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，以保證接觸良好，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(shuō)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R分別為R/R、2RR、4RR。根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓近似

21、等于1/4·E·R，電橋靈敏度KuVRR，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阻值的大小無(wú)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(chēng)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

22、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(guò)大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。3由于進(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(kāi)計(jì)算。再求平均值，以后實(shí)驗(yàn)中凡需過(guò)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(shuō)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：直流穩(wěn)壓電源

23、、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PN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(kāi)啟電源，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，可用熱電偶或集成溫度傳感器測(cè)得。3開(kāi)啟“加熱”電源，觀察測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓隨溫度升高而發(fā)生的變化。待電壓讀數(shù)基本穩(wěn)定后記下電壓值及溫度升高值。4求出溫度漂移值VT。五、注意事項(xiàng)：由于本儀器中所使用的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?由于溫度變化引入了測(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

24、法中的一種，如圖（2）所示。在電橋中，R1為工作片，R2為補(bǔ)償片，R1R2。當(dāng)溫度變化時(shí)兩應(yīng)變片的電阻變化R1與R2符號(hào)相同，數(shù)量相等，橋路如原來(lái)是平衡的，則溫度變化后R1R4R2R3，電橋仍滿(mǎn)足平衡條件，無(wú)漂移電壓輸出，由于補(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。4V RR4V R RWDV差放 電壓表R1 R2R3 R4 V 圖（2）圖（3）三、實(shí)驗(yàn)所需部件：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PN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

25、重復(fù)實(shí)驗(yàn)三14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18對(duì)接線端分別是：1上梁半導(dǎo)體應(yīng)變片，2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(shuō)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：由于材料的阻值，則, 當(dāng)應(yīng)變，靈敏度; 對(duì)于箔式應(yīng)變片，K箔12，主要是由形變引起。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)，K半（/）/,主要由電阻率變化引起。由于半導(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

26、，所以K半要大于K箔，但是受溫度影響大。2V RRWDVR2V圖（4）三、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PN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（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(kāi)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VX曲線，求出靈敏度。3重新調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。記錄加溫前的工作溫度T。4打開(kāi)“加熱”開(kāi)關(guān)，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VT。五、注意事項(xiàng)：此實(shí)驗(yàn)中直流激勵(lì)

27、電壓只能用±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)直流半橋測(cè)試系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)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,特別是要比較兩種測(cè)試系統(tǒng)的漂移現(xiàn)象.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PN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(huà)出VX曲線，求出靈敏度，測(cè)出溫度變化時(shí)的溫漂。2V RR2V R RWDV差放R圖（5）四、注意事項(xiàng)：此實(shí)驗(yàn)的測(cè)試條件應(yīng)與實(shí)驗(yàn)五一致。實(shí)驗(yàn)七箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體

28、應(yīng)變片性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較兩種應(yīng)變電路的靈敏度與溫度特性二、實(shí)驗(yàn)所需部件：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±2V，差動(dòng)放大器增益為100倍。 調(diào)整系統(tǒng)，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下分別測(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

29、標(biāo)上畫(huà)出四條VX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)位置等實(shí)驗(yàn)條件必須一致，否則就無(wú)可比性。實(shí)驗(yàn)八移相器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?說(shuō)明由運(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路的工作原理。R1 10KR4 10KR6 2KR5 10KR3 10KR210KV入V出C1 8800PWC2 223652317移相器電路圖（6）二、實(shí)驗(yàn)原理：圖（6）為移相電路示意圖。該電路的團(tuán)環(huán)增益把拉普拉氏算符換成頻率域的參數(shù)，則得到：又改寫(xiě)為在實(shí)驗(yàn)電路中，常設(shè)定幅頻特性

30、G（j）1,為此選擇參數(shù)R1=RF=10K由上, R=20K,則輸出幅度與頻率無(wú)關(guān)，閉路增益可簡(jiǎn)化為：當(dāng)R=2R1=2RRF時(shí)，G（j）1。由上式可以得到相頻特性表達(dá)式：由tg表達(dá)式和正切三角函數(shù)半角公式可以得到：因此可以得到相移為：電阻R可以在很寬的范圍內(nèi)變化，當(dāng)WRC很大時(shí)，相移O，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°或180°均可）送入移相器輸入端。2將雙線示波器兩測(cè)試線

31、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(guò)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(shuō)明由施密特開(kāi)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(guò)差動(dòng)放大器的作用使D和J處于開(kāi)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

32、信號(hào)。2 3533V出R2 22KC1 104R1 30KW 51KR5 2K2R4 30KR3 30KV入76 5JD1圖（7）三、實(shí)驗(yàn)所需部件： 相敏檢波器、移相器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、電壓表、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 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)

33、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(kāi)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

34、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(kāi)關(guān)信號(hào)同相時(shí)，輸出為正極性的全波整流信號(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VPP值與輸出直流電壓的關(guān)系。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VPP（V）輸出Vo（V）五、注意事項(xiàng)： 檢敏檢波器最大輸入電壓VPP值為20V。實(shí)驗(yàn)十箔式應(yīng)變片組成的交流全橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)說(shuō)明交流激勵(lì)的四臂應(yīng)變電橋的原理及工作情況。低通V1 2差放 相敏 檢波器電壓表0°5

35、HKZ 移相Lv 5KHZR RR RWAWD圖（8）二、實(shí)驗(yàn)原理： 圖（8）是交流全橋的一般形式。當(dāng)電橋平衡時(shí)，Z1Z4Z2Z3，電橋輸出為零。若橋臂阻抗相對(duì)變化為Z1Z1、Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4，則電橋的輸出與橋臂阻抗的相對(duì)變化 交流電橋工作時(shí)增大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(mǎn)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(wú)誤后開(kāi)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

36、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VX曲線，求出靈敏度。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，用手將 懸臂梁下壓至最低點(diǎn)，再調(diào)節(jié)電路中的“移相”電位器，使相敏檢波器輸出波形盡量平直，再調(diào)節(jié)移相器“移相”旋鈕，用示波器觀察相敏檢波器 端，使其輸出波形為首尾相接的全波整流波形，然后再松開(kāi)懸臂梁，用電橋調(diào)系統(tǒng)為零，這樣系統(tǒng)靈敏度會(huì)最高。 2做交

37、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)十一激勵(lì)頻率對(duì)交流全橋的影響一、實(shí)驗(yàn)原理：由于交流電橋中的各種阻抗的影響，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2KHZ10KHZ，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VX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

38、蕩器幅值不變，否則無(wú)可比性。XmmV2K（V）V5K（V）V8K（V）V10K（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?說(shuō)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(kāi)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

39、開(kāi)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(shuō)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，稱(chēng)重砝碼，稱(chēng)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（或雙孔懸臂梁平臺(tái)上）放好稱(chēng)

40、重平臺(tái)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)為零。2在稱(chēng)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。W（g）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WV曲線得知物品的大致重量。 實(shí)驗(yàn)十四差動(dòng)變壓器性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)及原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差動(dòng)變壓器的基本特性。二、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(kāi)磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見(jiàn)圖（9）R1LK1R3R2LoLoMaMbLv 5

41、KHZ 示波器第一通道 第二通道圖（9）圖（10）三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、測(cè)微頭、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 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LV端功率輸出，雙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5KHZ，輸出值VPP 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(guò)零翻轉(zhuǎn)，如不能則改變兩個(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VPP值，讀數(shù)過(guò)程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。位移mm電壓V 5仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使次級(jí)線圈的輸出波形至不能再小，這就是零點(diǎn)殘余電

42、壓?？梢钥闯鏊c輸入電壓的相位差約為2，是基頻分量。6根據(jù)表格所列結(jié)果，畫(huà)出Vop-pX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)。實(shí)驗(yàn)十五差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河捎诹銡堧妷旱拇嬖跁?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(guò)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?shù)窒６?、?shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含兩種波形成份： 1基波分量。這是由于差動(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

43、。主要是由導(dǎo)磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損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)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)稱(chēng)。（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。10KHZ第一通道WD WAV-2VR圖（11）四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1根據(jù)圖（11）接線。示波器第一通道500mv/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

44、，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)： 由于補(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(shuō)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。移相器1 2差放 相敏 低通 電壓表音頻振蕩器 WALV WDR圖（12）三、實(shí)驗(yàn)步驟： 1按圖（12）接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻

45、振蕩器LV端輸出5KHZ，VP-P值2V。2調(diào)節(jié)電橋WD、WA電位器，調(diào)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(chēng)(如有削波現(xiàn)象則應(yīng)減小差動(dòng)放大器增益)。如不對(duì)稱(chēng)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(chēng)。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，正確的調(diào)節(jié)方法是：在步驟1、2之后用手將銜鐵壓至線圈最底部，調(diào)節(jié)移相器，用示波器兩個(gè)通道觀察相敏檢波器、端口，當(dāng)兩端

46、口波形正好為同相或反相時(shí)恢復(fù)銜鐵位置，這樣才能做到系統(tǒng)輸出靈敏度最高并正負(fù)對(duì)稱(chēng)。實(shí)驗(yàn)十七差動(dòng)變壓器的振動(dòng)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(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(pán)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，填入下表：f(HZ)56789101112131415182030Vop-p 4根據(jù)實(shí)驗(yàn)

47、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(kāi)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)變壓器二個(gè)次級(jí)線圈組成差動(dòng)狀態(tài)，按圖（1

48、3）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)LoLo，系統(tǒng)輸出為零。移相器1 2差放 音頻振蕩器 LV R2低通檢波電壓表WDR3WALoLo 3當(dāng)銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，LoLo，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°，由于電橋輸出是一個(gè)調(diào)幅波，因此必須經(jīng)過(guò)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，

49、做出VX曲線，求出靈敏度。圖（13）實(shí)驗(yàn)十九差動(dòng)螺管式電感傳感器振幅測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明利用差動(dòng)螺管式電感傳感器可以進(jìn)行較大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試。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緊接實(shí)驗(yàn)十八，移開(kāi)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(chēng)，如不對(duì)稱(chēng)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VPPf曲線如圖（14）FoF圖（14）四、注意事項(xiàng)：振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)