傳感器課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)夸泴?shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)(2) 實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn) (7) 實(shí)驗(yàn)三金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn) (8) 實(shí)驗(yàn)四金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn) (9) 實(shí)驗(yàn)五直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)(10) 實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn) (11) 實(shí)驗(yàn)七電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)(15) 實(shí)驗(yàn)八直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)(16) 實(shí)驗(yàn)九電渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)(18) 實(shí)驗(yàn)十被測體材質(zhì)對電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)（選做） (20) 實(shí)驗(yàn)十一光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)(21) 實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，并掌

2、握單臂電橋工作原理和性能。二、 基本原理: 電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來組成。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一定的機(jī)械裝置將被測量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將彈性元件的變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測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。它可用于能轉(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢測，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機(jī)械加工、計(jì)量、建筑測量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。1、應(yīng)變片的電阻應(yīng)變效應(yīng) 所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指具有規(guī)則外形的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變而其電阻值也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)地改

3、變，這一物理現(xiàn)象稱為“電阻應(yīng)變效應(yīng)”。以圓柱形導(dǎo)體為例：設(shè)其長為：L、半徑為r、材料的電阻率為時(shí)，根據(jù)電阻的定義式得 （11） 當(dāng)導(dǎo)體因某種原因產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其長度 L、截面積 A 和電阻率的變化為 dL、 dA、d相應(yīng)的電阻變化為dR。對式（11）全微分得電阻變化率 dR/R為： （12） 式中：dL/L 為導(dǎo)體的軸向應(yīng)變量 L; dr/r 為導(dǎo)體的橫向應(yīng)變量 r由材料力學(xué)得： L= - r (13)式中：為材料的泊松比，大多數(shù)金屬材料的泊松比為0.30.5左右；負(fù)號(hào)表示兩者的變化方向相反。將式（13）代入式（12）得： （14） 式（14）說明電阻應(yīng)變效應(yīng)主要取決于它的幾何應(yīng)變（幾何效應(yīng)）和

4、本身特有的導(dǎo)電性能（壓阻效應(yīng)）。2、應(yīng)變靈敏度它是指電阻應(yīng)變片在單位應(yīng)變作用下所產(chǎn)生的電阻的相對變化量。(1)、金屬導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度K：主要取決于其幾何效應(yīng)；可取（15）其靈敏度系數(shù)為：K = 金屬導(dǎo)體在受到應(yīng)變作用時(shí)將產(chǎn)生電阻的變化，拉伸時(shí)電阻增大，壓縮時(shí)電阻減小，且與其軸向應(yīng)變成正比。金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變靈敏度一般在2左右。(2)、半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度：主要取決于其壓阻效應(yīng)；dR/Rd。半導(dǎo)體材料之所以具有較大的電阻變化率，是因?yàn)樗羞h(yuǎn)比金屬導(dǎo)體顯著得多的壓阻效應(yīng)。在半導(dǎo)體受力變形時(shí)會(huì)暫時(shí)改變晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，因而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱之為半導(dǎo)體的壓阻效

5、應(yīng)。不同材質(zhì)的半導(dǎo)體材料在不同受力條件下產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)不同，可以是正（使電阻增大）的或負(fù)（使電阻減?。┑膲鹤栊?yīng)。也就是說，同樣是拉伸變形，不同材質(zhì)的半導(dǎo)體將得到完全相反的電阻變化效果。半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)主要體現(xiàn)為壓阻效應(yīng)，其靈敏度系數(shù)較大，一般在100到200左右。3、 貼片式應(yīng)變片應(yīng)用 在貼片式工藝的傳感器上普遍應(yīng)用金屬箔式應(yīng)變片，貼片式半導(dǎo)體應(yīng)變片（溫漂、穩(wěn)定性、線性度不好而且易損壞）很少應(yīng)用。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用 N 型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴(kuò)散出半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜（擴(kuò)散出敏感柵），制成擴(kuò)散型壓阻式（壓阻效應(yīng)）傳感器。 本實(shí)驗(yàn)以金屬箔式應(yīng)變片為研究對象。4、 箔

6、式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) 金屬箔式應(yīng)變片是在用苯酚、環(huán)氧樹脂等絕緣材料的基板上，粘貼直徑為0.025mm左右 的金屬絲或金屬箔制成，如圖11所示。 (a) 絲式應(yīng)變片 (b) 箔式應(yīng)變片 圖1-1應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，與絲式應(yīng)變片工作原理相同。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： RRK 式中：RR為電阻絲電阻相對變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L為電阻絲長度相對變化。 5、箔式應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖 圖1-2 應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)原理圖 對單臂電橋輸出電壓U01=EK/4。三、需用器件

7、與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、15V 電源、4V 電源、萬用表(自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 根據(jù)圖(1-3)應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的 R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進(jìn)行測量判別，R1=R2=R3=R4=350，加熱絲阻值為 50左右。 圖1-3 應(yīng)變式傳感安裝示意圖 2、 接入模板電源15V(從主控箱引入)，檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器 Rw3 順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯表電壓輸入端 V

8、i 相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器 RW4，使數(shù)顯表顯示為零(數(shù)顯表的切換開關(guān)打到 2V 檔)。關(guān)閉主控箱電源。 3、將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片 R1(即模板左上方的 R1)接入電橋作為一個(gè)橋臂與 R5、R6、R7 接成直流電橋(R5、R6、R7 模塊內(nèi)已連接好)，接好電橋調(diào)零電位器 Rw1，接上橋路電源4V(從主控箱引入)如圖 1-4 所示。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié) Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。圖1-4 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖4、 在電子稱上放置一只砝碼，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。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 1-1，關(guān)閉電源

9、。表 1-1 重量(g) 。電壓(mv) 5、 根據(jù)表 1-1 計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S，S=u/W(u 輸出電壓變化量；W 重量變化量)計(jì)算線性誤差：f1=m/yFS100%式中m 為輸出值(多次測量時(shí)為平均值)與擬合直線的最大偏差，yFS 滿量程輸出平均值。五、思考題：單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：(1)正(受拉)應(yīng)變片 (2)負(fù)(受壓)應(yīng)變片 (3)正、負(fù)應(yīng)變片均可以。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：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、 基本原理：不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變

10、量相同時(shí)，其橋路輸出電壓 U02=EK/2。圖 2-1 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖 三、 需用器件與單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。做實(shí)驗(yàn)(一)2 的步驟，實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零。2、 將適當(dāng)?shù)膬善瑧?yīng)變片接入橋路。R1、R2 為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意 R2 和 R1 受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接入橋路電源4V，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器 Rw1 進(jìn)行橋路調(diào)零，實(shí)驗(yàn)步驟 3、4 同實(shí)驗(yàn)一中 4、5 的步驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表 2-1，計(jì)算靈敏度 S=U/ W，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無數(shù)值顯示說明 R2 與 R1 為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，

11、應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。表 2-1 半橋測量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量(g) 。電壓(mv) 五、思考題：1、 半橋側(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：(1)對邊 (2)鄰邊。2、 橋路(差動(dòng)電橋)測量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋?1)電橋測量原理上存在非線性 (2)應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的 (3)調(diào)零值不是真正為零。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：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)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，理解全橋測量電路優(yōu)點(diǎn)。二、 基本原理：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其變化值R1=R2

12、=R3=R4 時(shí)，其橋路輸出電壓 U03=KE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。 圖 3-1 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖三、 需用器件和單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。2、 參考圖 1-4 接線，將四片應(yīng)變片按正確的方式接入橋路。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 3-1；實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。表 3-1 全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量(g) 。電壓(mv) 五、思考題：1、 全橋測量中，當(dāng)兩組對邊(R1、R3 為對邊)電阻值 R 相同時(shí)，即 R1= R3, R2= R4,而 R1R2 時(shí)，是否可以組成全橋：(1)可以 (2)不可以。2、 某

13、工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。見圖 3-2。圖 3-2 應(yīng)變片傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)四金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二：實(shí)驗(yàn)原理：如圖4（a）、（b）、（c） 4（a）單臂 4（b）半橋 4（c）全橋三、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的數(shù)據(jù)，事后在同一坐標(biāo)系中分別作出單臂、半橋和全橋的電壓/重量輸出曲線，分別計(jì)算其靈敏度和非線性度，從中能得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？ (注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同)

14、。實(shí)驗(yàn)五直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片直流全橋的應(yīng)用電路的標(biāo)定。二、 基本原理：電子秤實(shí)驗(yàn)原理為實(shí)驗(yàn)三全橋測量原理，通過對電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對應(yīng)值，電壓量綱(V)改為重量量綱(g)即成為一臺(tái)原始電子秤。三、 需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、15V 電源、4V 電源。四、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、 按實(shí)驗(yàn)一中 2 的步驟將差動(dòng)放大器調(diào)零：參考圖 1-4 將四個(gè)應(yīng)變片按正確的接法接成全橋形式，合上主控箱電源開關(guān)調(diào)節(jié)電橋平衡電位器 Rw1，使數(shù)顯表顯示 0.000V。2、 將 10 只砝碼輕輕地全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器 Rw3(增益即滿量程

15、調(diào)節(jié))，使數(shù)顯表顯示為 0.200V(2V 檔測顯)。3、 拿去托盤上的所有法碼，調(diào)節(jié)電器 Rw4（零位調(diào)節(jié)），使數(shù)顯表顯示為0.000V 或。4、 重復(fù) 2、3 步驟的標(biāo)定過程，一直到精確為止，把電壓量綱 V 改為重量量綱 g，就可秤重，成為一臺(tái)原始的電子秤。5、 把砝碼依次放在托盤上，填入下表 5-1：表 5-1 標(biāo)定后的應(yīng)變片全橋輸出電壓和重量對應(yīng)值重量(g) 電壓(mv) 6、 放入重量稍輕的一件隨身物品（如手機(jī)等），稱出其實(shí)際重量記錄下來。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、 基本原理：差動(dòng)變壓器的工作原理電磁互感原理。差動(dòng)變壓

16、器的結(jié)構(gòu)如圖 6-1 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 6-2 所示。圖中 U1 為一次繞組激勵(lì)電壓；M1、M2 分別為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感：L1、R1 分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22 分別為兩個(gè)二次繞組的電感；R21、R22 分別為兩

17、個(gè)二次繞組的有效電阻。對于差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，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)勢為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組 L21，這時(shí)互感 M1 大，M2 小， 圖 6-1 差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖圖 6-2 差動(dòng)變壓器的等效電路圖因而二次繞組 L21 內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢大于二次繞組 L22 內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢不為零。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)勢仍不為零，但由于移動(dòng)方向改變，所以輸出電動(dòng)勢反相。因此通過差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢的大小和相位可以

18、知道銜鐵位移量的大小和方向。 由圖 6-2 可以看出一次繞組的電流為： 二次繞組的感應(yīng)動(dòng)勢為：由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動(dòng)勢為：其有效值為：差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如圖 6-3 所示.圖中 E21、E22 分別為兩個(gè)二次繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，E2 為差動(dòng)輸出電動(dòng)勢，x 表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中 E2 的實(shí)線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的輸出特性。E0 為零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢，這是由于差動(dòng)變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。圖 6-3 差動(dòng)變壓

19、器輸出特性三、需用器件與單元：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器，音頻信號(hào)源(音頻振蕩器)、直流電源、萬用表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 根據(jù)圖 6-4，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?。圖 6-4差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖2、 在模塊上按圖 6-5 接線，音頻振蕩器信號(hào)必須從主控箱中的 Lv 端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率，輸出頻率為 45KHz(可用主控箱的數(shù)顯表的頻率檔 Fin 輸入來監(jiān)測)。調(diào)節(jié)幅度使輸出幅度為峰一峰值 Vp-p=2V(可用示波器監(jiān)測：X 軸為 0.2ms/div、Y 軸 CH1 為 1V/div、CH2 為 20mv/div)。判別初次級線圈及次級線圈

20、同名端方法如下：設(shè)任一線圈為初級線圈，并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端，按圖 6-5 接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，觀察示波器中顯示的初級線圈波形，次級線圈波形，當(dāng)次級波形輸出幅值變化很大，基本上能過零點(diǎn)，而且相位與初級圈波形(Lv 音頻信號(hào)Vp-p=2V波形)比較能同相和反相變化，說明已連接的初、次級線圈及同名端是正確的，否則繼續(xù)改變連接再判別直到正確為止。圖中(1)、(2)、(3)、(4)為模塊中的實(shí)驗(yàn)插孔。圖 6-5雙線示波與差動(dòng)變壓器連結(jié)示意圖3、旋動(dòng)測微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰一峰值 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?，則另一方向位移為負(fù)。從 Vp-p

21、最小開始旋動(dòng)測微頭，每隔 0.2mm 從示波器上讀出輸出電壓 Vp-p 值填入下表 6-1。再從 Vp-p 最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級波形的相位關(guān)系。表 6-1 差動(dòng)變壓器位移X 值與輸出電壓 Vp-p 數(shù)據(jù)表V(mv) 。-0mm +。X(mm) Vp-p 最小4、實(shí)驗(yàn)過程中注意差動(dòng)變壓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 6-1 畫出 Vop-p-X 曲線，作出量程為1mm、3mm 靈敏度和非線性誤差。五、思考題：1、 用差動(dòng)變壓器測量較高頻率的振幅，例如 1KHz 的振動(dòng)幅值，可以嗎？差動(dòng)變壓器測量頻率的上限受什么影響？2、 試分析差動(dòng)

22、變壓器與一般電源變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)七電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、 基本原理：利用平板電容 C=A/d 和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇、A、d 中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測谷物干燥度(變)測微小位移(變 d)和測量液位(變 A) 等多種電容傳感器。三、 需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測微頭、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 按圖 6-4 安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?、 將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，?shí)驗(yàn)線路

23、見圖 7-1。圖 7-1 電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖3、 將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆?V01 與數(shù)顯表單元 Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 調(diào)節(jié)到中間位置。4、 接入15V 電源，旋動(dòng)測微頭推進(jìn)電容傳感器動(dòng)極板位置，每間隔 0.2mm 記下位移 X 與輸出電壓值，填入表 7-1。X(mm) V(mv) 5、 根據(jù)表 7-1 數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度 S 和非線性誤差f。 5、 思考題：試設(shè)計(jì)利用的變化測谷物濕度的傳感器原理及結(jié)構(gòu)，并敘述一下在此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:實(shí)驗(yàn)八直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、 基本原理：霍

24、爾式傳感器是一種磁敏傳感器，基于霍爾效應(yīng)原理工作。它將被測量的磁場變化（或以磁場為媒體）轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢輸出。根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢 UH=KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測量。 圖 8-1 霍爾效應(yīng)原理 三、 需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感器、直流?V、15、測微頭、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將霍爾傳感器按圖 8-2 安裝?；魻杺鞲衅髋c實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓倪B接按圖 8-3 進(jìn)行。1、3 為電源4，2、4 為輸出。圖 8-2 霍爾傳感器安裝示意圖 2、 開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置再調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯表指示為零。圖 8-3 霍爾傳感器位移直流激勵(lì)實(shí)驗(yàn)

25、接線圖3、 旋轉(zhuǎn)測微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動(dòng) 0.2mm 記下一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表 8-1。表 8-1 X(mm) 。V(mv) 作出 V-X 曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)九電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、 基本原理：通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(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)行位移測量。圖 9-1 電渦流傳感器原理圖圖 9-2 電渦流傳感器等效電路圖 三、 需

26、用器件與單元：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測微頭、鐵圓片。四、 驗(yàn)步驟：、 根據(jù)圖 9-3 安裝電渦流傳感器。圖 9-3 電渦流傳感器安裝示意圖圖 9-4 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖2、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)扁平繞線圈。、 將電渦流傳感器輸出線接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蠘?biāo)有的兩端插孔中，作為振蕩器的一個(gè)元件（傳感器屏蔽層接地）。、 在測微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測體。、 將實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆?V0 與數(shù)顯單元輸入端 Vi 相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓 20V 檔。、 用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入15V 直流電源到模板上標(biāo)有+15V 的插孔中。、 使測微頭與傳感器

27、線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關(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)果列入表 9-1。表 9-1 電渦流傳感器位移 X 與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm) 。V(v) 8、根據(jù)表 9-1 數(shù)據(jù)，畫出 V-X 曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測量時(shí)的佳工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為 1mm、3mm 及 5mm 時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。五、思考題：1、 電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測量5mm 的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？2、 用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測量時(shí)，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)十被測體材質(zhì)對電渦流傳感器特性影響一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠煌谋粶y體材料對電渦流傳感器性能的影響。二、 基本原理：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。三、 需用器件與單元：除與實(shí)驗(yàn)九相同外，另加銅和鋁的被測體小圓盤。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝與實(shí)驗(yàn)九相同。2、 將原鐵圓片換成鋁和銅圓片。3、 重復(fù)實(shí)驗(yàn)九步驟，進(jìn)行被測體為鋁圓片和銅圓片時(shí)的位移特性測試，分別記入表 10-