傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書李 鍶 張敏 譚竹梅編著機(jī)械設(shè)計(jì)制造及控制中心教材前 言傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)課程是和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密的課程，因此實(shí)踐教學(xué)對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神的實(shí)踐能力具有特殊作用。綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是課堂理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，目的是使學(xué)生加深對(duì)課堂講述理論內(nèi)容的理解和掌握，更重要的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，樹立工程實(shí)際觀點(diǎn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，得到科學(xué)研究的初步訓(xùn)練。本實(shí)驗(yàn)課的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器應(yīng)用及檢測(cè)技術(shù)的基本實(shí)驗(yàn)方法與操作技能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生對(duì)常用測(cè)量傳感器的工作原理、物理結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路和實(shí)際應(yīng)用等形成感性

2、認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)傳感器的選型、調(diào)理電路設(shè)計(jì)方法的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行傳感器應(yīng)用的自行設(shè)計(jì)，確定實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)取所需數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，得出必要結(jié)論，從而完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在傳感器應(yīng)用及檢測(cè)技術(shù)中具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的初步能力，為今后在工程實(shí)際中設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的傳感器應(yīng)用系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)緊密配合，理論上難于理解的內(nèi)容通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和驗(yàn)證；將課程分解出若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從知識(shí)應(yīng)用的角度議定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從工程應(yīng)用的角度議定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力。本課程開設(shè)2個(gè)必修實(shí)驗(yàn)（4課時(shí)），其他為18課時(shí)的選修實(shí)驗(yàn)，在任選實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)學(xué)生掌

3、握知識(shí)的程度選做4課時(shí)實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一：金屬箔式應(yīng)變片：?jiǎn)伪?、半橋、全橋比較實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：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?1、熟悉CSY-998型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)及使用方法 2、了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，電橋工作原理，放大器性能。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生對(duì)傳感器的感性認(rèn)識(shí)。4、驗(yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、單臂電橋?qū)嶒?yàn)2、半橋電路性能實(shí)驗(yàn)，比較金屬應(yīng)變片半橋和單臂橋的性能。3、全橋電路性能實(shí)驗(yàn)，了解全橋測(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段電阻應(yīng)變式傳感器簡(jiǎn)稱電阻應(yīng)變計(jì) , 結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)將電阻應(yīng)變計(jì)用特殊膠劑粘在被測(cè)構(gòu)件的表面上時(shí)，則敏感

4、元件將隨構(gòu)件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構(gòu)件的變形保持一定的線性關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的二次儀表系統(tǒng)即可測(cè)得構(gòu)件的變形。通過(guò)應(yīng)變計(jì)在構(gòu)件上的不同粘貼方式及電路的不同聯(lián)接，即可測(cè)得應(yīng)力、變形、扭矩等機(jī)械參數(shù) 金屬箔式電阻應(yīng)變片典型結(jié)構(gòu)敏感柵是用柵狀金屬箔片代替金屬絲。金屬箔柵采用光刻技術(shù)制造，適于大批量生產(chǎn)。由于金屬箔式應(yīng)變片具有線條均勻、尺寸準(zhǔn)確、阻值一致性好、傳遞試件應(yīng)變性能 好等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前使用的多為金屬箔式應(yīng)變片。 應(yīng)變式傳感器的工作原理：應(yīng)變電阻在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將金屬箔式應(yīng)變片貼在一個(gè)懸臂梁上，改變測(cè)微頭，使應(yīng)變電

5、阻發(fā)生機(jī)械變形，通過(guò)放大器輸出電量的變化，1、 電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化象。 2、單臂、半橋、全橋電路的工作原理單臂、半橋、全橋是指在電橋組成工作時(shí)，有一個(gè)橋臂、二個(gè)橋臂、四個(gè)橋臂（用應(yīng)變片）阻值都隨被測(cè)物理量而變化。相鄰邊兩橋臂電阻變化是各自引起的輸出電壓相減，相對(duì)邊二橋臂電阻變化是各自引起的輸出電壓相加。選用正確的應(yīng)變片，可以提高電橋的靈敏度。四、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、CSY-998型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀2、所需單元和部件：直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電橋、FV表、雙孔懸臂梁稱重傳感器、應(yīng)變

6、片、砝碼、主、副電源。五、實(shí)驗(yàn)步驟直流穩(wěn)壓電源打到2V檔，F(xiàn)V表打到2V檔，差動(dòng)放大器增益打到最大。(1)了解所需單元、部件在實(shí)驗(yàn)儀上的所在位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片和一片補(bǔ)償應(yīng)變片，測(cè)微頭在雙平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右調(diào)節(jié)。（2）將差動(dòng)放大器調(diào)零：用連線將差動(dòng)放大器的正（）、負(fù)（）、地短接。將差動(dòng)放大器的輸出端與FV表的輸入插口Vi 相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕使FV表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。圖1-1 實(shí)驗(yàn)電路接線圖（3）根據(jù)圖1-1接線R1、R2、

7、R3為電橋單元的固定電阻。R4為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置4V檔，F(xiàn)V表置20V檔。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1，使FV表顯示為零，等待數(shù)分鐘后將FV表置2V檔，再調(diào)電橋W1（慢慢地調(diào)），使FV表顯示為零。（4）在傳感器托盤上放上一只砝碼，記下此時(shí)的電壓數(shù)值，然后每增加一只砝碼記下一個(gè)數(shù)值并將這些數(shù)值填入下表。根據(jù)所得結(jié)果計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S=VW，并作出V-W關(guān)系曲線，V為電壓變化率，W為相應(yīng)的重量變化率。重量（g）電壓（mV） (5)保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片即取二片受力方向不同應(yīng)變片，形成半橋，調(diào)節(jié)電橋W1使FV表顯示表顯示為零，重復(fù)

8、（3）過(guò)程同樣測(cè)得讀數(shù)，填入下表：重量（g）電壓（mV）（6）保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1，R2兩個(gè)固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片組橋時(shí)只要掌握對(duì)臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，否則相互抵消沒(méi)有輸出。接成一個(gè)直流全橋，調(diào)節(jié)電橋W1同樣使FV表顯示零。重復(fù)（3）過(guò)程將讀出數(shù)據(jù)填入下表：重量（g）電壓（mV）(7) 在同一坐標(biāo)紙上描出X-V曲線，比較三種接法的靈敏度。注意事項(xiàng)：(1) 在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉。(2) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過(guò)載，應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大。(3) 在本實(shí)驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。(4) 直流穩(wěn)壓電源4V不能打的過(guò)大，

9、以免損壞應(yīng)變片或造成嚴(yán)重自熱效應(yīng)。(5) 接全橋時(shí)請(qǐng)注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含下列幾項(xiàng)內(nèi)容：1、預(yù)習(xí)報(bào)告：在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料、實(shí)驗(yàn)原理圖、主要操作方法以及簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、及處理方法：將實(shí)驗(yàn)中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測(cè)得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實(shí)地記錄下來(lái)。實(shí)驗(yàn)記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題1、單臂橋測(cè)量時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用： 正（受力

10、）應(yīng)變片 負(fù)（受力）應(yīng)變片 正、負(fù)應(yīng)變片均可以。2、測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在： 對(duì)邊 鄰邊3、全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，R1=R3， R2=R4而R1 R2時(shí)，是否可以組成全橋？ 可以 不可以實(shí)驗(yàn)二：霍爾式傳感器的特性及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：綜合實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)； 2、了解霍爾式傳感器的原理與特性； 3、了解霍爾式傳感器在靜態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用 。二、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)1、 霍爾式傳感器的特性的研究；2、霍爾式傳感器在靜態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用電子秤。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段若在如圖所示的金屬或半導(dǎo)體薄片兩端

11、通以控制電流 ，在與薄片方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的薄片的另兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) ， 的大小正比于控制電流 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，利用霍爾效應(yīng)制成的傳感元件稱霍爾傳感器。 霍爾電勢(shì) 霍爾系數(shù) ，其中 為載流體的電阻率， 為載流子的遷移率，半導(dǎo)體材料（尤其是 N 型半導(dǎo)體）電阻率較大，載流子遷移率很高，因而可以獲得很大的霍爾系數(shù)，適于制造霍爾傳感器。 若磁場(chǎng)方向與元件平面成一角度 時(shí)，則作用在元件上的有效磁場(chǎng)是其法線方向的分量，即 ，則有 當(dāng)控制電流的方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出電勢(shì)的方向也將改變，若電流和磁場(chǎng)同時(shí)改變方向時(shí)，霍爾電勢(shì)方向不變。 霍爾電勢(shì)

12、的大小正比于控制電流 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，靈敏度 表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)輸出霍爾電勢(shì)的大小，一般要求越大越好，元件的厚度 越薄， 越大，所以霍爾元件的厚度都很薄。當(dāng)載流材料和幾何尺寸確定后，霍爾電勢(shì)的大小只和控制電流 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 有關(guān)，因此霍爾傳感器可用來(lái)探測(cè)磁場(chǎng)和電流，由此可測(cè)量壓力、振動(dòng)等。四、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 1、CSY-998型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀 2、所需單元及部件：霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、FV表、直流穩(wěn)壓電源、測(cè)微頭、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。五、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果測(cè)試1、 霍爾式傳感器的特性的研究差動(dòng)放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置檔，直流穩(wěn)壓電源置檔，主、副電源關(guān)閉。（

13、） 了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)儀上的安裝位置，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)?；魻柶惭b在實(shí)驗(yàn)儀的振動(dòng)圓盤上，兩個(gè)半圓永久磁鋼固定在實(shí)驗(yàn)儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器。（） 開啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零后，增益置最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖接線，、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖（） 裝好測(cè)微頭，調(diào)節(jié)測(cè)微頭與振動(dòng)臺(tái)吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。（） 開啟主、副電源調(diào)整使電壓表指示為零。（） 上下旋動(dòng)測(cè)微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.1mm讀一個(gè)數(shù)，將讀數(shù)填入表1：作出曲線指出線性范圍，求出靈敏度，關(guān)閉主、副電源?？梢姡緦?shí)驗(yàn)測(cè)出的實(shí)際上是磁場(chǎng)情況，磁場(chǎng)分布為梯度磁場(chǎng)與磁場(chǎng)分布有很大

14、差異，位移測(cè)量的線性度，靈敏度與磁場(chǎng)分布有很大關(guān)系。（6）實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。注意事項(xiàng)：（） 由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。（） 一旦調(diào)整好后，測(cè)量過(guò)程中不能移動(dòng)磁路系統(tǒng)。（） 激勵(lì)電壓不能過(guò)大，以免損壞霍爾片。數(shù)據(jù)：表1X(mm)V(V)X(mm)V(v)2、霍爾式傳感器在靜態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用電子秤所需單元及部件：霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、電橋、砝碼、FV表（電壓表）、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。直流穩(wěn)壓電源，電壓表檔，主、副電源關(guān)閉。（） 開啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。（） 調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。（）

15、 按圖接線，開啟主、副電源，將系統(tǒng)調(diào)零。（） 差動(dòng)放大器增益調(diào)至最小位置，然后不再改變。（） 在稱重平臺(tái)上放上砝碼，填入下表： ()在平面上放一個(gè)未知重量之物，記下表頭讀數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出曲線，求得未知重量。注意事項(xiàng)：（） 此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以砝碼和重物不應(yīng)太重。（） 砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。數(shù)據(jù)W(g)V(v)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含下列幾項(xiàng)內(nèi)容：1、預(yù)習(xí)報(bào)告：在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料、實(shí)驗(yàn)原理圖、主要操作方法以及簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理方法：將實(shí)驗(yàn)中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測(cè)得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實(shí)地記錄下來(lái)。實(shí)

16、驗(yàn)記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題（1）霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)中差動(dòng)放大器的作用是什么？（2）比較霍爾式傳感器與應(yīng)變式、差動(dòng)變壓器式、電容式傳感器的應(yīng)用情況。（3）利用霍爾元件測(cè)量位移和振動(dòng)時(shí)，使用上有何限制？實(shí)驗(yàn)三：壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：綜合實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解壓電式傳感器的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；2、了解低頻振蕩器、電荷放大器、低通濾波器的作用。二、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)1、壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試；2、低頻振蕩器、

17、電荷放大器、低通濾波器的工作原理。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段壓電效應(yīng)是在1880年Jacques和Pierre Curie發(fā)現(xiàn)的，是應(yīng)用于傳感和控制學(xué)科的最重要的物理效應(yīng)之一。在外加應(yīng)力時(shí)，一些特殊結(jié)構(gòu)的晶體可以產(chǎn)生電壓差，反過(guò)來(lái)，在外電場(chǎng)的作用下，該晶體可以產(chǎn)生彈性形變。壓電效應(yīng)是把應(yīng)力互換為電信號(hào)的重要物理過(guò)程，如圖1所示。 圖4-1 壓電效應(yīng)原理振動(dòng)的變化率就是我們關(guān)心的頻率，它決定于振源晶體切割的方位，大小和形狀以及磨光程度，最終中心頻率的調(diào)整和確定是通過(guò)在晶體表面鍍一層原子級(jí)厚度的金來(lái)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)穩(wěn)定。四、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、CSY-998型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀2、所需單元及設(shè)備：低頻振蕩器、電荷

18、放大器、低通濾波器、單芯屏蔽線、壓電傳感器、雙線示波器、激振線圈、磁電傳感器、表、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。五、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果測(cè)試低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小，F(xiàn)V表置表檔。（） 觀察壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖1的電路結(jié)構(gòu)，將壓電式傳感器，電荷放大器，低通濾波器，雙線示波器連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量線路。并將低頻振蕩器的輸出端與頻率表的輸入端相連。圖1（） 將低頻振蕩信號(hào)接入振動(dòng)臺(tái)的激振線圈。（） 調(diào)整好示波器，低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至最大，調(diào)節(jié)頻率，調(diào)節(jié)時(shí)用頻率表監(jiān)測(cè)頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表： （4）示波器的另一通道觀察磁電式傳感器的輸出波形，并與壓電波形相比較觀察其波形相位差。 數(shù)據(jù)F(

19、HZ)571215172025V(p-p)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含下列幾項(xiàng)內(nèi)容：1、預(yù)習(xí)報(bào)告：在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料、實(shí)驗(yàn)原理圖、主要操作方法以及簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理方法：將實(shí)驗(yàn)中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測(cè)得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實(shí)地記錄下來(lái)。實(shí)驗(yàn)記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的自振頻率大致多少？（2）試回答壓電式傳感器的特點(diǎn)。比較磁電式

20、傳感器輸出波形的相位差大致為多少？為什么？實(shí)驗(yàn)四：光纖位移傳感器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：綜合實(shí)驗(yàn)要求：（選修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光纖位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)、性能；2、了解光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)應(yīng)用。 二、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)1、 光纖傳感器的原理結(jié)構(gòu)、靜態(tài)特性分析； 2、光纖傳感器的位移動(dòng)態(tài)測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段反射式光纖傳感器工作原理如下圖所示: 光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一束為光源發(fā)射，紅外二級(jí)管發(fā)出的紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測(cè)物，由被測(cè)物反射的光信號(hào)經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反射光的強(qiáng)弱表示了反射物與光纖探頭的距離，通過(guò)

21、對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)就可得知位置量的變化。四、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 1、CSY-998型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀2、所需單元及部件：主副電源、差動(dòng)放大器、F/V表、光纖傳感器、振動(dòng)臺(tái)。五、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果測(cè)試1、 光纖位移傳感器靜態(tài)特性(1)觀察光纖位移傳感器結(jié)構(gòu)，它由兩束光纖混合后，組成Y形光纖，探頭固定在Z型安裝架上，外表為螺絲的端面為半圓分布；(2) 了解振動(dòng)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)儀上的位置（實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)面上右邊的圓盤，在振動(dòng)臺(tái)上貼有反射紙作為光的反射面。）(3) 如圖7-1接線：因光/電轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已按裝好，所以可將電信號(hào)直接經(jīng)差動(dòng)放大器放大。F/V顯示表的切換開關(guān)置2V檔，開啟主、副電源。 圖7-1(4) 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使光纖探頭與振動(dòng)臺(tái)面接觸，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益最大，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器零位旋鈕使電壓表讀數(shù)盡量為零，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使貼有反射紙的被測(cè)體慢慢離開探頭，觀察電壓讀數(shù)由小大小的變化。（5）旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使F/V電壓表指示重新回零；旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每隔0.05mm讀出電壓表的讀數(shù)，并將其填入后表：(6)關(guān)閉主、副電源，把所有旋鈕復(fù)原到初始位置。(7) 作出V-X曲線，計(jì)算靈敏度S=VX及線性范圍。2、光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量所需單元及部件：主、副電源、差動(dòng)放大器、光纖位移傳感器、低通濾波器、振動(dòng)臺(tái)、低頻振蕩器、激振線圈、示波器。(1) 了解激振線圈在實(shí)驗(yàn)儀