《工程檢測(cè)電氣》word版

1、PAGE PAGE 8實(shí)驗(yàn)一 壓電傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鞯脑?、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)原理：壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器。壓電傳感器元件是力敏感元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)。所需單元及設(shè)備：低頻振蕩器、電荷放大器、單芯屏蔽線、壓電傳感器、雙蹤示波器、激振線圈、F/V表、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕的初始位置：低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小，F(xiàn)/V表置于2K檔。實(shí)驗(yàn)步驟：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、雙蹤示波器連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量電路。圖1將低頻振蕩器信號(hào)接入振動(dòng)臺(tái)的激振線

2、圈（右邊一組線圈）。調(diào)整好示波器、低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至適中，調(diào)節(jié)頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表。f(Hz)571215172025Vp-p思考：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的自振頻率大致是多少？試回答壓電式傳感器的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)二 熱敏電阻實(shí)驗(yàn)熱敏電阻特性：熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，因此分成兩類：PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù))與NTC熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))。一般NTC熱敏電阻測(cè)量范圍較寬，主要用于溫度測(cè)量；而PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關(guān)，也用于彩電中作自動(dòng)消磁元件。有些功率PTC也作為發(fā)熱元件用。PTC緩變型熱敏電阻可用溫度補(bǔ)償或作溫度測(cè)量。 一般的N

3、TC熱敏電阻測(cè)溫范圍為：500C+3000C。熱敏電阻具有體積小、重量輕、熱慣性小、工作壽命長(zhǎng)、價(jià)格便宜，并且本身阻值大，不需考慮引線長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差，適用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。但熱敏電阻也有：非線性大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、一致性差等缺點(diǎn)。一般只適用于低精度的溫度測(cè)度。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釴TC熱敏電阻現(xiàn)象。所需單元及部件：加熱器、熱敏電阻、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、15V穩(wěn)壓電源、FV表、主副電源。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)了解熱敏電阻在實(shí)驗(yàn)儀的所在位置及符號(hào)，它是一個(gè)藍(lán)色或棕色元件，封裝在雙平行振動(dòng)梁上片梁的表面。(2)將FV表切換開關(guān)置2V檔，直流穩(wěn)壓電源切換開關(guān)置土2V檔，按圖2接線，開啟主、副電源，

4、調(diào)整W1電位器，使FV表指示為100mv左右。這時(shí)為室溫時(shí)的Vi。(3)將15V電源接入加熱器，觀察電壓表的讀數(shù)變化，每隔30秒記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，直到連續(xù)的三個(gè)數(shù)據(jù)不發(fā)生變化為止。這是一個(gè)升溫過(guò)程。(4)斷開15V電源，觀察電壓表的讀數(shù)變化，每隔30秒記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，直到連續(xù)的三個(gè)數(shù)據(jù)不發(fā)生變化為止。這是一個(gè)降溫過(guò)程。(5)電壓表的輸入電壓如下式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，和此公式，判斷此熱敏電阻的溫度特性。 (6)*如果你手上有這樣一個(gè)熱敏電阻，想把它作為一個(gè)0500C的溫度測(cè)量電路，你認(rèn)為該怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)?思考：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別畫出升溫和降溫過(guò)程的電壓變化曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷該熱敏電阻是正溫度系數(shù)還是負(fù)溫

5、度系數(shù)的。圖2實(shí)驗(yàn)三 霍爾式傳感器的直流激勵(lì)靜態(tài)位移特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅鞯脑砼c特性。實(shí)驗(yàn)原理：霍爾式傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯度磁場(chǎng)和位于梯度磁場(chǎng)中的霍爾元件 組成。當(dāng)霍爾元件通過(guò)恒定電流時(shí)，霍爾元件在梯度磁場(chǎng)中上、下移動(dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢(shì)V取決于其在磁場(chǎng)中的位移量X，所以測(cè)得霍爾電勢(shì)的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。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。 有關(guān)旋鈕初始位置：差動(dòng)放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置20V檔，直流穩(wěn)壓電源置2V檔，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟： (1)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

6、，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)。霍爾片安裝在實(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。(2)開啟主、副電源，將差動(dòng)放大器調(diào)零：同相輸入端和反相輸入端一起接地，輸出端接F/V表的Vi，增益適中（取大一點(diǎn)），通過(guò)調(diào)零旋鈕調(diào)零（在20V的量程上調(diào)零即可）。關(guān)閉主電源，根據(jù)圖1接線，W1、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖1 (3)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方向的正中位置（目測(cè)）。 (4)開啟主、副電源，調(diào)整W1使電壓表指示為零。 (5)上下旋動(dòng)測(cè)微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.2mm讀一個(gè)數(shù)，將讀數(shù)填入下表：X(mm)00.20

7、.40.60.81.01.21.4V(v)X(mm)0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4V(v) 作出VX曲線指出線性范圍，求出靈敏度。 可見，本實(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)分布有很大差異，為移測(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)完結(jié)關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 注意事項(xiàng)： (1)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。 (2)一旦調(diào)整好后，測(cè)量過(guò)程中不能移動(dòng)磁路系統(tǒng)。(3)激勵(lì)電壓不能超過(guò)2V，以免損壞霍爾片。實(shí)驗(yàn)四 相敏檢波器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庀嗝魴z波器的原理和工作情況。實(shí)驗(yàn)原理：相敏檢波電路如圖

8、(2)所示，圖中為輸入信號(hào)端，為輸出端，為交流參考電壓輸入端，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)開環(huán)放大器的作用場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于開關(guān)狀態(tài)。從而把輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波整流信號(hào)。所需單元和部件：相敏檢波器、移相器、音頻振蕩器、雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、FV表、主、副電源。 有關(guān)旋鈕的初始位置：FV表置20K檔。音頻振蕩器頻率為4KHz，幅度置最小(逆時(shí)針至底)，直流穩(wěn)壓電源輸出置于土2V檔，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟： (1)了解相敏檢波器和低通濾波器在實(shí)驗(yàn)儀面板上的符號(hào)。(2)根據(jù)圖2的電路接線，將音頻振蕩器的信號(hào)00輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端把直流穩(wěn)壓電源+2

9、V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端和輸出端組成一個(gè)測(cè)量線路。圖2 (3)調(diào)整好示波器，開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的幅度旋鈕，示波器輸出電壓為峰峰值4V。觀察記錄輸入和輸出波形，注意兩者的相位和幅度關(guān)系。(4)改變參考電壓的極性(除去直流穩(wěn)壓電源+2V輸出端與相敏檢波器的參考輸入端 的連線，把直流穩(wěn)壓電源的2V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端)，觀察記錄輸入和輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由此可得出結(jié)論，當(dāng)參考電壓為正時(shí)，輸入和輸出同相，當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí)，輸入和輸出反相。(5)關(guān)閉主、副電源，根據(jù)圖3電路重新接線，將音頻振蕩器的信號(hào)從00輸出端輸出至相敏

10、檢波器的輸入端，將從00輸出端輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時(shí)與低通濾波器的輸入端連接起來(lái)，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量線路。(此時(shí)，F(xiàn)/V表置于20V檔)。(6)開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時(shí)記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。單位：VVip-p0.51234816Vo圖3 (7)關(guān)閉主、副電源，根據(jù)圖3電路重新接線，將音頻振蕩器的信號(hào)從00輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端，將從1800輸出端輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入

11、和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時(shí)與低通濾波器的輸入端連接起來(lái)，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量線路。(此時(shí)，F(xiàn)/V表置于20V檔)。 (8)調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時(shí)記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。 單位：VVip-p0.51234816Vo (9)關(guān)閉主、副電源，根據(jù)圖4的電路重新接線，將音頻振蕩器的信號(hào)從00輸出端輸出至相敏檢波器的輸人端，將從1800輸出端輸出接至移相器的輸入端，將從移相器輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸人端和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時(shí)與低通濾波器輸入端連接起來(lái)，將低通濾波器的輸出端與直

12、流電壓表連接起來(lái)，組成一測(cè)量線路。圖4 (10)開啟主、副電源，轉(zhuǎn)動(dòng)移相器上的移相電位器，觀察示波器的顯示波形及電壓表的讀數(shù)，使得電壓表輸出最大。 (11)調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時(shí)記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。 單位：VVip-p0.51234816Vo（12）按圖4接線，圖中R1、R2、R3、R4為應(yīng)變片；W1、W2、C、r為交流電橋調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)，電橋交流激勵(lì)源必須從音頻振蕩器的LV輸出口引入，音頻振蕩器幅度旋鈕置中間位置。圖4 (13)用手按住振動(dòng)梁(雙平行梁)的自由端。旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使測(cè)微頭脫離振動(dòng)梁自由端并遠(yuǎn)離。將FV表的切換開關(guān)置20V檔，示波器X軸掃描時(shí)間切換到0

13、.10.5ms，Y軸CHI或CH2切換開關(guān)置5Vdiv，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5KHz，幅度旋鈕置中間幅度。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡(luò)中的WI和W2，使FV表和示波器顯示最小，再把FV表和示波器Y軸的切換開關(guān)分別置2V檔和50mvdiv，細(xì)調(diào)W1和w2及差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕，使FV表的顯示值最小，示波器的波形大致為條水平線(FV表顯示值與示波器圖形不完全相符時(shí)二者兼顧即可)。再用手按住粱的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，梁復(fù)原，示波器圖形基本成一條直線。(14)在雙平行梁的自由端裝上測(cè)微頭，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使F/V表顯示為零，以后每轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭一周即0.5mm，F(xiàn)/V表顯示值記錄下表：Xmm0.511.522.533.544.555.566.577.588.599.510Vo根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出V-X曲線，找出線性范圍，計(jì)算靈敏度S=V/X。(15)去掉測(cè)微器，在傳感器托盤上放上所有砝碼，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益旋鈕使FV表數(shù)值為相應(yīng)砝碼的比例值。然后拿掉所有砝碼，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕使FV表數(shù)值為零。重復(fù)操作這個(gè)過(guò)程數(shù)次(標(biāo)定過(guò)程)即可作為電子稱應(yīng)用。(16)開始稱重，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VW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