傳感器實(shí)驗(yàn)指南

1、杭州英聯(lián)科技有限公司 YL系列傳感器與測(cè)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)指南 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)（1）3實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較8實(shí)驗(yàn)五 金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)六 直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)（2）9實(shí)驗(yàn)七 交流全橋的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)八 壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)（3）13實(shí)驗(yàn)九 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器差壓測(cè)量*15實(shí)驗(yàn)十 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)15實(shí)驗(yàn)十一 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)十二 差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)18實(shí)驗(yàn)十三 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)19實(shí)

2、驗(yàn)十四 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)（4）21實(shí)驗(yàn)十五 電容傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)23實(shí)驗(yàn)十六 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)（5）24實(shí)驗(yàn)十七 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)25實(shí)驗(yàn)十八 霍爾傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)26實(shí)驗(yàn)十九 霍爾傳感器應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)26實(shí)驗(yàn)二十一 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)28實(shí)驗(yàn)二十二 用磁電式原理測(cè)量地震*28實(shí)驗(yàn)二十三 壓電式傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)29實(shí)驗(yàn)二十四 電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)（6）30實(shí)驗(yàn)二十五 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器的（7）31特性影響實(shí)驗(yàn)32實(shí)驗(yàn)二十六 被測(cè)體面積大小對(duì)電渦流傳感器的32特性影響實(shí)驗(yàn)32實(shí)驗(yàn)二十七 電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)33實(shí)驗(yàn)二十八

3、 電渦流傳感器的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)34實(shí)驗(yàn)二十九 電渦流傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)*35實(shí)驗(yàn)三十 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)35實(shí)驗(yàn)三十一 光纖傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)37實(shí)驗(yàn)三十二 光纖傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)38實(shí)驗(yàn)三十三 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)39實(shí)驗(yàn)三十四 利用光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速的其它方案*39實(shí)驗(yàn)三十五 Cu50溫度傳感器的溫度特性實(shí)驗(yàn)40實(shí)驗(yàn)三十六 Pt100熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)（8）41實(shí)驗(yàn)三十七 熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)（9）43實(shí)驗(yàn)三十八 氣體流量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)*44實(shí)驗(yàn)三十九 氣敏（酒精）傳感器實(shí)驗(yàn)45實(shí)驗(yàn)四十 濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)46實(shí)驗(yàn)四十一 溫度儀表PID控制實(shí)驗(yàn)46實(shí)驗(yàn)四十二 外部溫度控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)*47實(shí)驗(yàn)四十

4、三 RS485多功能數(shù)據(jù)采集控制器的應(yīng)用*48實(shí)驗(yàn)四十四 計(jì)算機(jī)溫度PID控制實(shí)驗(yàn)50實(shí)驗(yàn)四十五 485總線動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用實(shí)驗(yàn)*50實(shí)驗(yàn)四十六 轉(zhuǎn)速PID控制系統(tǒng)51課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)匯總實(shí)驗(yàn)52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)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：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：式中為電阻絲電阻的相對(duì)變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位的受力狀態(tài)變化，電橋的作用是完成電阻到電壓

5、的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓O1。三、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、應(yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：應(yīng)變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應(yīng)變片 圖1-1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 1、根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1= R2= R3= R4=350，加熱絲阻值為50左右。2、接入模塊電源±15V（從主控箱引入），

6、檢查無(wú)誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(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的數(shù)顯表電壓輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上調(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。+4V -4V 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 圖1-2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 接數(shù)顯表 Vi 地 R1 加熱 3、將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1（即模塊左上方的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

7、位器Rw1，接上橋路電源±4V（從主控箱引入）如圖1-2所示。檢查接線無(wú)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。4、在電子秤上放置一只砝碼，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500g（或200g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-1，關(guān)閉電源。表1-1 單臂電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv） 5、根據(jù)表1-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）計(jì)算線性誤差：f1=F S×100%，式中為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：F S滿量程輸出平均值，此處為500g或200g。五、思考題：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作

8、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。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)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：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)K差動(dòng)放大器調(diào)零。接主控箱電源輸出 接主控箱電源輸出 接數(shù)顯表Vi 地 圖1-3 應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖 2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)K左上方的應(yīng)變片，注意

9、R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）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1-2，計(jì)算靈敏度S=，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)數(shù)值顯示說(shuō)明R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。表1-2 半橋測(cè)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：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)量原理上存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)

10、是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。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、基本原理：全橋測(cè)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=R3=R4時(shí)，其橋路輸出電壓Uo3=。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。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、根據(jù)圖1-4接線，實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)二相同。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-3；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。表1-3全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）圖1-4五、思考

11、題：1、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)，即R1= R3， R2= R4，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以 （2）不可以。R1 R2 R3 R4 F F R1 R2 R3 R4 F F 圖1-5 應(yīng)變式傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖 2、某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)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?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)步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析

12、比較。闡述理由（注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同）。實(shí)驗(yàn)五 金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葘?duì)應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)的影響。二、基本原理：電阻應(yīng)變片的溫度影響，主要來(lái)自兩個(gè)方面。敏感柵絲的溫度系數(shù)，應(yīng)變柵線膨脹系數(shù)與彈性體（或被測(cè)試件）的線膨脹系數(shù)不一致會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。因此當(dāng)溫度變化時(shí)，在被測(cè)體受力狀態(tài)不變時(shí)，輸出會(huì)有變化。三、需用器件與單元：應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)顯表單元、直流源、加熱器（已貼在應(yīng)變片底部）四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、保持實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、將200g砝碼加于砝碼盤上，在數(shù)顯表上讀取某一整數(shù)Uo1。3、將5V直流穩(wěn)壓電源（主控箱）接于實(shí)驗(yàn)?zāi)K的加熱器插孔上，數(shù)分鐘后

13、待數(shù)顯表電壓顯示基本穩(wěn)定后，記下讀數(shù)Uot，UotUo1即為溫度變化的影響。計(jì)算這一溫度變化產(chǎn)生的相對(duì)誤差。五、思考題：1、金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除方法？2、 應(yīng)變式傳感器可否用于測(cè)量溫度？實(shí)驗(yàn)六 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)用及電路的標(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(cè)量原理，通過(guò)對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對(duì)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)K、應(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：按圖1

14、-4全橋接線，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0.00V。2、將10只砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器Rw3（增益即滿量程調(diào)節(jié)），使數(shù)顯表顯示為0.200V（2V檔測(cè)量）或-0.200V。3、拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器Rw4（零位調(diào)節(jié)），使數(shù)顯表顯示為0.000V或-0.000V。4、重復(fù)2、3步驟的標(biāo)定過(guò)程，一直到精確為止，把電壓量綱V改為重量量綱g，就可稱重，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：重量（g）電壓（mv）6、根據(jù)上表計(jì)算誤差與非線性誤差。實(shí)驗(yàn)七 交流全橋的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饫媒涣麟姌驕y(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變參數(shù)的原

15、理與方法。二、基本原理：對(duì)于交流應(yīng)變信號(hào)用交流電橋測(cè)量時(shí)，橋路輸出的波形為一調(diào)制波，不能直接顯示其應(yīng)變值，只有通過(guò)移相檢波和濾波電路后才能得到變化的應(yīng)變信號(hào)，此信號(hào)可以從示波器讀得。三、需用器件與單元：音頻振蕩器、低頻振蕩器、萬(wàn)用表（自備）、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、相敏檢波器模塊、振動(dòng)源模塊和應(yīng)變輸出雙線示波器（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、模塊上的傳感器不用，改為振動(dòng)模塊振動(dòng)梁上的應(yīng)變片（即模塊上的應(yīng)變輸出）。2、按振動(dòng)臺(tái)模塊上的應(yīng)變片順序，用連接線插入應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。組成全橋。接線時(shí)應(yīng)注意連接線上每個(gè)插頭的意義，對(duì)角線的阻值為350左右，若二組對(duì)角線阻值均為350，則接法正確。3、根據(jù)圖1

16、-6，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(wú)誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將音頻振蕩器的頻率調(diào)節(jié)到5KHz左右，幅度調(diào)節(jié)到10Vp-p。（頻率可用數(shù)顯表Fin監(jiān)測(cè)，幅度可用示波器監(jiān)測(cè)）。將示波器接入相敏檢波的輸出端，觀察示波器的波形，順時(shí)針調(diào)節(jié)Rw3到最大，調(diào)節(jié)Rw1、Rw2、Rw4，使示波器顯示的波形無(wú)高低且最?。ㄊ静ㄆ鞯腨軸為0.1V/div，X軸為0.2ms/div），用手按下振動(dòng)圓盤（且按住不放），調(diào)節(jié)移相器與相敏檢波器的旋鈕，使示波器顯示的波形有檢波趨向。4、將低頻振蕩器輸出接入振動(dòng)模塊低頻輸入插孔，調(diào)節(jié)低頻振蕩器輸出幅度和頻率使振動(dòng)臺(tái)（圓

17、盤）明顯振動(dòng)。5、調(diào)節(jié)示波器Y軸為50mv/div、X軸為20ms/div，用示波器觀察差動(dòng)放大器輸出端（調(diào)幅波）和相敏檢波器輸出端（解調(diào)波）及低通濾波器輸出端（包絡(luò)線波形傳感器信號(hào)）波形，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)電路中各電位器旋鈕，用示波器觀察各環(huán)節(jié)波形，體會(huì)電路中各電位器的作用。調(diào)節(jié)電位器使各波形接近理論波形，并使低通濾波器輸出波形不失真，并且峰-峰值最大。6、固定低頻振蕩器幅度旋鈕位置不變，低頻輸出端接入數(shù)顯單元的Fin，把數(shù)顯表的切換開關(guān)打到頻率檔監(jiān)測(cè)低頻頻率。調(diào)節(jié)低頻輸出頻率，用示波器讀出低通濾波器輸出VO的電壓峰-峰值，填入表1-5。接主控箱 電源輸出 示波器 接音頻振蕩器 接主控箱電源輸出 圖1

18、-6 應(yīng)變片振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)接線圖 表1-5F（Hz）VO（p-p）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得振動(dòng)梁的自振頻率為 Hz。五、思考題：1、在交流電橋測(cè)量中，對(duì)音頻振蕩器頻率和被測(cè)梁振動(dòng)頻率之間有什么要求？2、請(qǐng)歸納直流電橋和交流電橋的特點(diǎn)。圖1-7 移相器的電路原理圖 A2 _ + - A1 + +15V C1 2 3 （2） （1） -15V R3 R6 R5 6 5 1 7 8 4 C2 Rw1 R1 R2 C5 C3 C4 C6 R4 3、移相器的電路原理，如圖1-7，試分析其工作原理。4、相敏檢波器的電路原理如圖1-8，試分析其工作原理。LF353 + - - LF353 + +15V C1 0.1uF

19、2 3 （2） （4） （1） -15V R1 R2 （6） 2CK 30K 30K R3 R4 47K 2.2K R5 Rw1 6 5 （3） 300K D 2.2K （5） 1 7 T1 G S D 3DJ6 1/2 1/2 圖1-8 相敏檢波器的電路原理圖 相敏檢波器 小 結(jié)：電阻應(yīng)變式傳感器從1938年開始使用到目前，仍然是當(dāng)前稱重測(cè)力的主要工具，電阻應(yīng)變式傳感器最高精度可達(dá)萬(wàn)分之一甚至更高，除電阻應(yīng)變片、絲直接以測(cè)量機(jī)械、儀器及工程結(jié)構(gòu)等的應(yīng)變外，主要是與種種形式的彈性體相配合，組成各種傳感器和測(cè)試系統(tǒng)。如稱重、壓力、扭矩、位移、加速度等傳感器，常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)合如各種商用電子秤、皮帶秤

20、、吊鉤秤、高爐配料系統(tǒng)、汽車衡、軌道衡等。實(shí)驗(yàn)八 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)量壓力的原理和方法。二、基本原理：擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測(cè)量電路，其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、需用器件與單元：壓力源（已在主控箱）、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、流量計(jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源±4V、±15V。四、實(shí)驗(yàn)步驟：儲(chǔ)氣箱 壓縮泵 220AC K

21、3 調(diào)氣閥 快速接頭 三通 壓力傳感器 顯示單元 處理電路 低壓端 高壓端 主控箱內(nèi)部 外接部分 流 量 計(jì) 單相閥 圖2-1 壓阻式壓力傳感器測(cè)量系統(tǒng) 壓力顯示1、根據(jù)圖2-1連接管路和電路，主控箱內(nèi)的氣源部分，壓縮泵、貯氣箱、流量計(jì)已接好。將硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時(shí)請(qǐng)用手按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則硬管可輕松拉出）。另一端軟導(dǎo)管與壓力傳感器接通。這里選用的差壓傳感器兩只氣咀中，一只為高壓咀，另一只為低壓咀。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K連接見(jiàn)圖2-2，壓力傳感器有4端：3端接+2V電源，1端接地線，2端為Uo+，4端為Uo- 。1、2、3、4端順序排列見(jiàn)圖2-2。端接線顏色通過(guò)觀察傳

22、感器引腳號(hào)碼判別。接主控箱電源輸出 Vi 地 接主控箱數(shù)顯表 正 面 地 1 2 3 4 高壓咀 低壓咀 圖2-2 壓力傳感器壓力實(shí)驗(yàn)接線圖 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)K上Rw2用于調(diào)節(jié)零位，Rw1可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，按圖2-2接線，模塊的放大器輸出Vo2引到主控箱數(shù)顯表的Vi插座。將顯示選擇開關(guān)撥到20V檔，反復(fù)調(diào)節(jié)Rw2（Rw1旋到滿度的1/3）使數(shù)顯表顯示為零。3、先松開流量計(jì)下端進(jìn)氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開通流量計(jì)。4、合上主控箱上的氣源開關(guān)，啟動(dòng)壓縮泵，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾珠浮子向上浮起懸于玻璃管中。5、逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度。6、仔細(xì)地逐步由小到大調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使在520KP之間每

23、上升1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，記下相應(yīng)的數(shù)顯表值列于表2-1。表2-1 壓力傳感器輸出電壓與輸入壓力值P（KP）VO（p-p）7、計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。8、如果本實(shí)驗(yàn)裝置要成為一個(gè)壓力計(jì)，則必須對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)定，方法如下：輸入10KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示1.00V，當(dāng)輸入20KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示2.00V，這個(gè)過(guò)程反復(fù)調(diào)節(jié)直到足夠的精度即可。五、思考題：利用本系統(tǒng)如何進(jìn)行真空度測(cè)量？實(shí)驗(yàn)九 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器差壓測(cè)量*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饫脡鹤枋綁毫鞲衅鬟M(jìn)行差壓測(cè)量的方法。二、基本原理：壓阻式壓力傳感器的硅膜片受到兩個(gè)壓力P1和P2

24、作用時(shí)，由于它們對(duì)膜片產(chǎn)生的應(yīng)力正好相反，因此作用在壓力膜片上是P= P1-P2，從而可以進(jìn)行差壓測(cè)量。三、需用器件與單元：實(shí)驗(yàn)八所用器件和單元、壓力氣囊。四、實(shí)驗(yàn)步驟：請(qǐng)學(xué)生自擬一個(gè)差壓測(cè)量的方法。實(shí)驗(yàn)十 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)變壓器由一只初級(jí)線圈和兩只次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)，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)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)線圈反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其

25、輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、需用器件與單元：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測(cè)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(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、根據(jù)圖3-1，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。2、在模塊上按照?qǐng)D3-2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(lái)監(jiān)測(cè)）。調(diào)節(jié)幅度使輸出幅度為峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器監(jiān)測(cè)：X軸為0.2ms/div、Y軸CH1為1V/div、CH2為20mv/div）。判別初次級(jí)線圈及次級(jí)線圈同名端方法如下：設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈，并設(shè)另外兩個(gè)線圈的

26、任一端為同名端，按圖3-2接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，觀察示波器中顯示的初級(jí)線圈波形，次級(jí)線圈波形，當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大，基本上能過(guò)零點(diǎn)，而且相位與初級(jí)線圈波形（LV音頻信號(hào)Vp-p=2V波形）比較能同相和反相變化，說(shuō)明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的，否則接第一通道示波器 接第二通道示波器 6 2 3 4 1 5 插座管腳編號(hào) 圖3-2 雙線示波器與差動(dòng)變壓器連接示意圖 圖3-1 差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖 差動(dòng)變壓器、 電容傳感器 模塊 測(cè)量架 測(cè)微頭 繼續(xù)改變連接再判斷直到正確為止。圖中（1）、（2）、（3）、（4）為模塊中的實(shí)驗(yàn)插孔。）3、旋動(dòng)測(cè)微頭，使示波器第二通道顯示的

27、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?，則另一個(gè)方向位移為負(fù)。從Vp-p最小開始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值填入表3-1。再?gòu)腣p-p最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。表3-1 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(guò)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3-1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(cè)量較高頻率的振幅，例如

28、1KHz的振動(dòng)幅值，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受什么影響？2、試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同。實(shí)驗(yàn)十一 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、基本原理：差動(dòng)變壓器輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：表示，式中LP、RP為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，Ui、為激勵(lì)電壓和頻率，M1、M2為初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(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)，若，則輸出電壓Uo受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)時(shí)輸出Uo與無(wú)關(guān)，當(dāng)然過(guò)高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。三、需用器件與單元：與實(shí)驗(yàn)十相同。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、差動(dòng)

29、變壓器安裝同實(shí)驗(yàn)十。接線圖同實(shí)驗(yàn)十。2、選擇音頻信號(hào)輸出頻率為1KHz從LV輸出。（可用主控箱的數(shù)顯表頻率檔顯示頻率）移動(dòng)鐵芯至中間位置即輸出信號(hào)最小時(shí)的位置，調(diào)節(jié)Rw1、Rw2使輸出變得更小。3、旋動(dòng)測(cè)微頭，每間隔0.2mm在示波器上讀取一個(gè)Vp-p數(shù)據(jù)。4、分別改變激勵(lì)頻率為3KHz、5KHz、7KHz、9KHz，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1、2將測(cè)試結(jié)果記入表3-2。表3-2 不同激勵(lì)頻率時(shí)輸出電壓（峰-峰值）與位移X的關(guān)系。f(khz) VO X 13579作出每一頻率時(shí)的V-X曲線，并計(jì)算其靈敏度Si，作出靈敏度與激勵(lì)頻率的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)十二 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

30、壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償方法。二、基本原理：由于差動(dòng)變壓器兩只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性，二次級(jí)的不均勻、不一致，鐵芯B-H特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零。稱其為零點(diǎn)殘余電壓。三、需用器件與單元：音頻振蕩器、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：接第一通道 接第二通道 圖3-3 零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路 1、按圖3-3接線，音頻信號(hào)源從LV插口輸出，實(shí)驗(yàn)?zāi)KR1、C1、Rw1、Rw2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。2、用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為2V峰-峰值。3、調(diào)整測(cè)微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。4、依次調(diào)整Rw1、R

31、w2，使輸出電壓降至最小。5、將第二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注意與激勵(lì)電壓比較。6、從示波器上觀察，差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值（峰-峰值）。（注：這時(shí)的零點(diǎn)殘余電壓經(jīng)放大后的零點(diǎn)殘余電壓=V零點(diǎn)P-P/K，K為放大倍數(shù)）五、思考題：1、請(qǐng)分析經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的零點(diǎn)殘余電壓波形。Vp-p 2V 接第一通道 差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K 接第二通道 圖3-4 零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路之二 2、本實(shí)驗(yàn)也可用圖3-4所示線路，請(qǐng)分析原理。實(shí)驗(yàn)十三 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、基本原理：利用差動(dòng)變壓器測(cè)量動(dòng)態(tài)參數(shù)與測(cè)位移量的原理相同。三、需用器件與單元：音頻

32、振蕩器、差動(dòng)變壓器模塊、移相器/相敏檢波器/低通濾波器模塊、數(shù)顯單元、低頻振蕩器、示波器、直流穩(wěn)壓電源、振動(dòng)源模塊。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將差動(dòng)變壓器按圖3-5，安裝在振動(dòng)源模塊的振動(dòng)源上。工作平臺(tái) 振動(dòng)平臺(tái) 傳感器 連橋板 圖3-5 差動(dòng)變壓器振動(dòng)測(cè)量安裝示意圖 2、按圖3-6接線，并調(diào)整好有關(guān)部分。調(diào)整如下：（1）檢查接線無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，用示波器觀察LV峰-峰值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使Vop-p=2V。（2）利用示波器觀察相敏檢波器輸出，調(diào)整傳感器連接支架高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。（3）仔細(xì)調(diào)節(jié)Rw1和Rw2使示波器（相敏檢波輸出）顯示的波形幅值更小，基本為零點(diǎn)。（4）

33、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，使示波器顯示的波形為一個(gè)接近全波整流波形。（5）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）。低頻振蕩器輸出引入振動(dòng)源的低頻輸入，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動(dòng)臺(tái)振蕩較為明顯。用示波器觀察放大器Vo、相敏檢波器的Vo及低通濾波器的Vo波形。 AC 主控箱數(shù)顯表 示波器 VO Vi Vi VO Vo VO Vi 移相、相敏、低通濾波模塊 Vi 音頻振蕩器 差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K 圖3-6 差動(dòng)變壓器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)接線圖 3、保持低頻振蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出

34、峰-峰電壓值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表3-3（頻率與輸出電壓Vp-p的監(jiān)測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)十相同）。表3-3F（Hz）Vp-p(V)4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的f Vp-p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。5、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Vp-p曲線（定性）。注意事項(xiàng)：低頻振蕩器電壓幅值不要過(guò)大，以免梁在自振頻率附近振幅過(guò)大。五、思考題：1、如果用直流電壓表來(lái)讀數(shù)，需增加哪些測(cè)量單元，測(cè)量線路該如何？2、利用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)，在應(yīng)用上有些什么限制？實(shí)驗(yàn)十四 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、基本原理：利用平

35、板電容和其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇、A、d三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（變）、測(cè)微小位移（d變）和測(cè)量也為（A變）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)K、測(cè)微頭、相敏檢波、濾波模塊、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖3-1安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖4-1。3、將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出端Vo1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。接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 圖4-1 電容傳

36、感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 4、接入±15V電源，旋動(dòng)測(cè)微頭推進(jìn)電容傳感器動(dòng)極板位置，每隔0.2mm記下位移X與輸出電壓值，填入表4-1。表4-1 電容傳感器位移與輸出電壓值X（mm）V（mv）5、根據(jù)表4-1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。五、思考題：試設(shè)計(jì)利用的變化測(cè)谷物濕度的傳感器原理及結(jié)構(gòu)。能否敘述一下在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)十五 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)量原理和方法。二、基本原理：利用電容傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)量。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、低通濾波器模塊、數(shù)顯單元、

37、直流穩(wěn)壓電源、雙線示波器、振動(dòng)源模塊。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、傳感器安裝圖同實(shí)驗(yàn)十三圖3-5，按圖4-1接線。實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出端Vo1接濾波器輸入端，濾波器輸出端Vo接示波器一個(gè)通道（示波器X軸為20ms/div、Y軸視輸出大小而變）。調(diào)節(jié)傳感器連接支架高度，使Vo1輸出在零點(diǎn)附近。2、主控箱低頻振蕩器輸出端與振動(dòng)源低頻輸入相接，振動(dòng)頻率選612Hz之間，幅度旋鈕初始置0。3、輸入±15V電源到實(shí)驗(yàn)?zāi)K，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)幅度適中，注意觀察示波器上顯示的波形。4、保持低頻振蕩器幅度旋鈕不變，改變振動(dòng)頻率，可以用數(shù)顯表測(cè)頻率（將低頻振蕩器輸出端與數(shù)顯Fin輸入口相接，數(shù)顯

38、表波段開關(guān)選擇頻率檔）。從示波器測(cè)出傳感器輸出的Vo1峰-峰值。保持低頻振蕩器頻率不變，改變幅度旋鈕，測(cè)出傳感器輸出的Vo1峰-峰值。五、思考題：1、為了進(jìn)一步提高電容傳感器靈敏度，本實(shí)驗(yàn)用的傳感器可作何改進(jìn)設(shè)計(jì)？如何設(shè)計(jì)成所謂的容柵傳感器？2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的電容傳感器尺寸，計(jì)算其電容量Co和移動(dòng)0.5mm時(shí)的變化量，（本實(shí)驗(yàn)外圓半徑R=8mm，內(nèi)圓柱外半徑r =7.25mm，外圓筒與內(nèi)圓筒覆蓋部分長(zhǎng)度=16mm。 * 電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、分辨力高（可達(dá)0.01mm甚至更高）、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可進(jìn)行非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，它可以測(cè)量線位移、角位移、高頻振動(dòng)幅度，與電感式比較，電感式是接觸

39、測(cè)量，只能測(cè)量低頻振幅，電容傳感器在測(cè)量壓力、差壓、液位、料位成分含量（如油、糧食中的水分）、非金屬涂層、油膜厚度等方面均有應(yīng)用。目前半導(dǎo)體電容式壓力傳感器已在國(guó)內(nèi)外研制成功，正在走向工業(yè)化應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)十六 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)、霍爾電勢(shì)UH = KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、霍爾傳感器、直流源±4V、±15V、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝。霍爾傳感器與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接按圖5-2進(jìn)行。1、

40、3為電源±4V，2、4為輸出。 主控箱 數(shù)顯表 3 1 2 4 圖5-2 霍爾傳感器位移直流激勵(lì)接線圖 1 2 3 4 連線插座編號(hào) 1、3為電源線 2、4為信號(hào)輸出Vi 圖5-1 霍爾傳感器安裝示意圖 霍爾元件 模塊 測(cè)量架 測(cè)微頭 磁鋼 2、開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表指示為零。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)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5-1。表5-1X（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)十七 交流激勵(lì)時(shí)

41、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)霍爾片的特性二、基本原理：交流激勵(lì)時(shí)霍爾元件與直流激勵(lì)一樣，基本工作原理相同，不同之處是測(cè)量電路。三、需用器件與單元：在實(shí)驗(yàn)十六基礎(chǔ)上加相敏檢波、移相、濾波模塊、雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)十六，實(shí)驗(yàn)?zāi)K上連線見(jiàn)圖5-3。1KHz 4Vp-p 霍爾實(shí)驗(yàn)?zāi)K AC 主控箱數(shù)顯表 示波器 VO Vi Vi VO Vi VO Vi 移相、相敏、低通濾波模塊 圖5-3 交流激勵(lì)時(shí)霍爾傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 2、調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率和幅度旋鈕，從Lv輸出用示波器測(cè)量，使輸出為1KHz、峰-峰值為4V，引入電路中（激勵(lì)電壓從音頻輸出端L

42、v輸出頻率1KHz，幅值為4V峰-峰值，注意電壓過(guò)大會(huì)燒壞霍爾元件）。3、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器處于磁鋼中點(diǎn)，先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢(shì)為最小，然后從數(shù)顯表上觀察，調(diào)節(jié)電位器Rw1、Rw2使顯示為零。4、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)較大的位移，利用示波器觀察相敏檢波器輸出，旋轉(zhuǎn)移相單元電位器Rw和相敏檢波電位器Rw，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示相對(duì)值。5、使數(shù)顯表顯示為零，然后旋動(dòng)測(cè)微頭，記下每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm時(shí)表頭讀數(shù)，填入表5-2。表5-2 交流激勵(lì)時(shí)輸出電壓和位移數(shù)據(jù)X（mm）V（mv）6、根據(jù)表5-2作出V-X曲線，計(jì)算不同量程時(shí)的非線性誤差。五、思考題：利用霍爾元件

43、測(cè)量位移和振動(dòng)時(shí)，使用上有何限制？實(shí)驗(yàn)十八 霍爾傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)*請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)十三，將差動(dòng)變壓器換成霍爾傳感器，自己組織。實(shí)驗(yàn)十九 霍爾傳感器應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻杺鞲衅饔糜诜Q重實(shí)驗(yàn)的方法。二、基本原理：利用霍爾式位移傳感器和振動(dòng)臺(tái)加載時(shí)懸臂梁產(chǎn)生位移，通過(guò)測(cè)位移來(lái)稱重。三、需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、振動(dòng)臺(tái)、直流電源、砝碼、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、傳感器安裝、線路接法與實(shí)驗(yàn)十六相同。2、在霍爾元件上加直流電壓±4V，數(shù)顯表為2V檔。3、調(diào)節(jié)傳感器連接支架高度，使傳感器在磁鋼中點(diǎn)位置（要求當(dāng)振動(dòng)臺(tái)無(wú)重物時(shí)，調(diào)節(jié)傳感器高度使它在線性段起點(diǎn)），調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)顯表

44、輸出為零。4、在振動(dòng)臺(tái)面上中間部分分別加砝碼：20g、40g、60g、80g、100g，讀出數(shù)顯表上的相應(yīng)值，依次填入表5-2。表5-2W（g）V（mv）5、根據(jù)表5-2計(jì)算該稱重系統(tǒng)的靈敏度。6、放上未知重物，讀出數(shù)顯表電壓值。7、計(jì)算出未知重物為 g。五、思考題：1、該電子秤系統(tǒng)所加重量受到什么限制？2、試分析本稱重系統(tǒng)的誤差。實(shí)驗(yàn)二十 霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)*一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理：利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式UH = KHIB，當(dāng)被測(cè)圓盤上裝上N只磁性體時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周，磁場(chǎng)就變化N次，霍爾電勢(shì)相應(yīng)變化N次，輸出電勢(shì)通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)量被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。三、需用

45、器件與單元：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V、轉(zhuǎn)動(dòng)源單元、數(shù)顯單元的轉(zhuǎn)速顯示部分。四、實(shí)驗(yàn)步驟：電機(jī) 電機(jī)轉(zhuǎn)盤平臺(tái) 圖5-4 霍爾、光電、磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖 霍爾、光電 工作平臺(tái) 支架 23mm 1、根據(jù)圖5-4，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上，探頭對(duì)準(zhǔn)反射面的磁鋼。2、將直流源加于霍爾元件電源輸入端。紅（+）接+5V，黑（）接地。3、將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（藍(lán)）插入數(shù)顯單元Fin端。4、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的2-24V轉(zhuǎn)速電源引到轉(zhuǎn)動(dòng)源的2-24V插孔。5、將數(shù)顯單元上的轉(zhuǎn)速/頻率表波段開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔，此時(shí)數(shù)顯表指示轉(zhuǎn)速。6、調(diào)節(jié)電壓使轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化。觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。五、思考題：1

46、、利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上是否有限制？2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了十二只磁鋼，能否用一只磁鋼？實(shí)驗(yàn)二十一 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛絺鞲衅鳒y(cè)量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中感應(yīng)電勢(shì)：發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入N個(gè)磁鋼時(shí)，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生N次變化，通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可測(cè)量轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：磁電傳感器、數(shù)顯單元測(cè)轉(zhuǎn)速檔、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V，轉(zhuǎn)動(dòng)源模塊。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器按圖5-4安裝，傳感器端面離轉(zhuǎn)動(dòng)盤面2mm左右，并且對(duì)準(zhǔn)反射面內(nèi)的磁鋼。將磁電式傳感器輸出端插入數(shù)顯單元Fin孔。（磁電式

47、傳感器兩輸出插頭插入面板上的兩個(gè)插孔）2、將波段開關(guān)選擇轉(zhuǎn)速測(cè)量檔。3、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源2-24V用引線引入到面板上轉(zhuǎn)動(dòng)源單元中轉(zhuǎn)動(dòng)電源2-24V插孔，合上主控箱電源開關(guān)。使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。五、思考題：為什么說(shuō)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測(cè)很低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，能說(shuō)明理由嗎？實(shí)驗(yàn)二十二 用磁電式原理測(cè)量地震* 磁電式傳感器是絕對(duì)測(cè)量原理的傳感器，因此它可以直接放在地面上測(cè)量地震，因而不用找其它相對(duì)靜止點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的地震儀來(lái)測(cè)量車床的床身振動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二十三 壓電式傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯臏y(cè)量振動(dòng)的原理和方法。二、基本原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量

48、塊和受壓的壓電陶瓷片等組成。（觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(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)，壓電陶瓷片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、需用器件與單元：振動(dòng)源模塊、壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模塊、壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、首先將壓電傳感器裝在振動(dòng)源模塊上。2、將低頻振蕩器信號(hào)接入到振動(dòng)源的低頻輸入源插孔。接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 圖7-1 壓電式傳感器性能實(shí)驗(yàn)接線圖 3、將壓電傳感器輸出兩端插入到壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K兩輸入端，見(jiàn)圖7-1，屏蔽線接地。將壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路

49、輸出端Vo1（如增益不夠大，則Vo1接入IC2，Vo2接入低通濾波器）接入低通濾波器輸入端Vi，低通濾波器輸出Vo與示波器相連。4、合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀察示波器波形。5、改變低頻振蕩器頻率，觀察輸出波形變化。6、用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形。實(shí)驗(yàn)二十四 電渦流傳感器位移特性實(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、基本原理：通以高頻電流的線圈產(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。三、需用器件與單元：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。四、實(shí)驗(yàn)步驟：接主控箱數(shù)顯表 地 Vi 接主控箱電源輸出 圖8-2 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 +15