自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、-作者xxxx-日期xxxx自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)【精品文檔】自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)目錄一、 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)須知2二、 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)要點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片性能測(cè)試及應(yīng)用4實(shí)驗(yàn)二 差動(dòng)電容傳感器的應(yīng)用9實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用12實(shí)驗(yàn)四 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式位移傳感器特性實(shí)驗(yàn)13實(shí)驗(yàn)五 霍爾位移傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)*14實(shí)驗(yàn)六 熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)七 熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)八 集成溫度傳感器溫度特性實(shí)驗(yàn)18實(shí)驗(yàn)九 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)十 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)十一 PSD位置傳感器位置測(cè)量實(shí)驗(yàn)21實(shí)驗(yàn)十二 光柵傳感器莫爾條紋與柵距關(guān)系實(shí)驗(yàn)22實(shí)驗(yàn)十三 光柵傳感器莫

2、爾條紋的細(xì)分、計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)23實(shí)驗(yàn)十四 光纖壓力傳感器實(shí)驗(yàn)25實(shí)驗(yàn)十五 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)26附溫控儀表操作說(shuō)明29 一、 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)須知自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生了解一些電氣設(shè)備和各種非電量電測(cè)傳感元件，理解一定的非電量電測(cè)技術(shù)，學(xué)會(huì)使用常用的測(cè)量?jī)x器儀表，掌握基本的非電量電測(cè)方法。要求學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作，培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立分析和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。為使實(shí)驗(yàn)正確、順利地進(jìn)行，并保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表和人身的安全，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，需知以下內(nèi)容。1實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生必須進(jìn)行認(rèn)真預(yù)習(xí)，掌握每次實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容、線路、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器儀表、測(cè)量和記錄項(xiàng)目等，做到心中有數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)盲目性，提高實(shí)驗(yàn)效率

3、。2電源（1）實(shí)驗(yàn)桌上通常設(shè)有單相（或三相）交流電源開(kāi)關(guān)和直流電源開(kāi)關(guān)，由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一供電，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)弄清各輸出端點(diǎn)間的電壓數(shù)值。（2）實(shí)驗(yàn)桌（或儀器）上配有直流穩(wěn)壓電源，在接入線路之前應(yīng)調(diào)節(jié)好輸出電壓數(shù)值，使之符合實(shí)驗(yàn)線路要求。特別是在實(shí)驗(yàn)線路中，嚴(yán)禁將超過(guò)規(guī)定電壓數(shù)值的電源接入線路運(yùn)行。（3）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)線路的接線、改線或拆線之前，必須斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，嚴(yán)禁帶電操作，避免在接線或拆線過(guò)程中，造成電源設(shè)備或部分實(shí)驗(yàn)線路短路而損壞設(shè)備或?qū)嶒?yàn)線路元器件。3實(shí)驗(yàn)線路（1）認(rèn)真熟悉實(shí)驗(yàn)線路原理圖，能識(shí)圖并能按圖接好實(shí)驗(yàn)線路。（2）實(shí)驗(yàn)線路接線要準(zhǔn)確、可靠和有條理，接線柱要擰緊，插頭與線路中的插孔的結(jié)合要插準(zhǔn)插

4、緊，以免接觸不良引起部分線路斷開(kāi)。（3）線路中不要接活動(dòng)裸接頭，線頭過(guò)長(zhǎng)的銅絲應(yīng)剪去，以免因操作不慎或偶然原因而觸電，或使線路造成意想不到的后果。（4）線路接好后，應(yīng)先由同組同學(xué)相互檢查，然后請(qǐng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查同意后，才能接通電源開(kāi)關(guān)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4儀器儀表（1）認(rèn)真掌握每次實(shí)驗(yàn)所用儀器儀表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚儀表的型號(hào)規(guī)格和精度等級(jí)等。（2）儀器儀表與實(shí)驗(yàn)線路板（或設(shè)備）的位置應(yīng)合理布置，以方便實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量。（3）儀器儀表上的旋鈕有起止位置，旋轉(zhuǎn)時(shí)用力要適度，到頭時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)制用力旋轉(zhuǎn)，以免損壞旋鈕內(nèi)部的軸及其連接部分，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。（4）測(cè)試前應(yīng)根據(jù)估算的物理量數(shù)值先選

5、擇好儀表的量限，然后將儀表接入線路測(cè)試點(diǎn)。對(duì)于指示儀表，應(yīng)清楚所選量限的刻度數(shù)值；被測(cè)量值通常應(yīng)處在儀表上量限的一半以上，順指針?lè)较蜃x數(shù)，以減少讀數(shù)誤差。（5）實(shí)驗(yàn)用儀表一般應(yīng)在實(shí)驗(yàn)線路穩(wěn)定運(yùn)行后接入線路測(cè)試，并同時(shí)觀察指示情況，如超過(guò)量限應(yīng)立即斷開(kāi)連接。（6）所選用儀表的內(nèi)阻與被測(cè)元件或電路的電阻的配合要恰當(dāng)，測(cè)試方法要合適，以減少測(cè)試誤差。5對(duì)實(shí)驗(yàn)中異常現(xiàn)象的處理在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)異常火花、異聲、異味、冒煙、過(guò)熱等現(xiàn)象，應(yīng)立刻斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，保持現(xiàn)場(chǎng)，并請(qǐng)指導(dǎo)教師一起檢查原因。6實(shí)驗(yàn)結(jié)束整理（1）實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)記錄交指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可后，方可拆線。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，然

6、后才能拆線。（3）將實(shí)驗(yàn)桌上的儀器儀表和實(shí)驗(yàn)線路板擺放整齊，將連接導(dǎo)線歸攏整齊并放入實(shí)驗(yàn)桌抽屜內(nèi)。二、 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，它應(yīng)用理論對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)波形和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以分析，從中得出有價(jià)值的結(jié)論。每個(gè)學(xué)生都應(yīng)在實(shí)驗(yàn)完成后及時(shí)寫(xiě)出分析中肯、結(jié)論簡(jiǎn)潔、字跡工整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這不僅能深化理論學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且能培養(yǎng)正確總結(jié)實(shí)驗(yàn)工作和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)要點(diǎn)如下：（1） 題目、系別、班級(jí)、實(shí)驗(yàn)人（姓名、學(xué)號(hào)）、同組人、日期。（2） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?） 實(shí)驗(yàn)原理。（4） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備。要清楚記錄測(cè)量?jī)x器儀表的名稱、型號(hào)規(guī)格、精度等級(jí)、量限，所使用設(shè)備的型號(hào)規(guī)

7、格和主要參數(shù)。（5） 實(shí)驗(yàn)步驟。要詳細(xì)明確（6） 實(shí)驗(yàn)記錄及處理。 要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求清楚記錄數(shù)據(jù)。 將原始記錄整理為便于分析的形式，如數(shù)據(jù)換算、表格、曲線等；（7） 結(jié)果分析 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)波形和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)線路或元器件的物理特性、實(shí)現(xiàn)功能、技術(shù)指標(biāo)。分析電路的性質(zhì)、定理、規(guī)律，或分析實(shí)驗(yàn)中的新發(fā)現(xiàn)，指出它的趨勢(shì)和研究的方向等； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模Y(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行概括或指出實(shí)驗(yàn)題目的研究方向。但不要拘泥于所提出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和目的。實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片性能測(cè)試及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 觀察了解應(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，比較各橋路間的輸出關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理：應(yīng)變

8、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R1R1、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)設(shè)備：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼（每

9、只約20g）、實(shí)驗(yàn)裝置9000型（數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源）、萬(wàn)用表(自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟： （一） 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)1、觀察應(yīng)變片。根據(jù)圖1,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)變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標(biāo)志端。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=350，加熱絲阻值約為50左右。圖1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯箅娐氛{(diào)零，方法為:接入模板電源±15V(從主控箱引入)，檢查無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逶鲆嬲{(diào)節(jié)電位器Rw3順時(shí)針調(diào)節(jié)到大致中間位置，將差放的正、負(fù)

10、輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi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(kāi)關(guān)打到2V檔)，完畢關(guān)閉主控箱電源。 3、參考圖2接入傳感器，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，它與R5、R6、R7接成直流電橋(R5、R6、R7在模塊內(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)，檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，先粗調(diào)節(jié)Rw1，再細(xì)調(diào)RW4使數(shù)顯表顯示為零。圖2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 4、在傳感器托盤(pán)上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應(yīng)的

11、數(shù)顯表數(shù)值，記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1。表1 單臂測(cè)量時(shí)，輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系： 5、根據(jù)表1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S：S=V/W(V為輸出電壓平均變化量；W重量變化量)，計(jì)算非線性誤差：f1=m/yF·S×100%，式中m為輸出電壓值(多次測(cè)量時(shí)為平均值)與擬合直線的最大電壓偏差量：yF·S為滿量程時(shí)電壓輸出平均值。 （二）金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)1、保持實(shí)驗(yàn)（一）的各旋鈕位置不變。 2、根據(jù)圖1-3接線，R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反(一片受拉、一片受壓)的電阻應(yīng)變片。接入橋路電源±

12、;4V，先粗調(diào)Rw1，再細(xì)調(diào)Rw4，使數(shù)顯表指示為零。注意保持增益不變。圖3 應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖 3、同實(shí)驗(yàn)（一）4步驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表2，計(jì)算靈敏度S=V/W，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)值變化很小或不變化，說(shuō)明R2與R1為受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變片，應(yīng)更換其中一片應(yīng)變片。表2 半橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系（三）金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)1、保持實(shí)驗(yàn)（二）的各旋鈕位置不變。2、根據(jù)圖4接線，將R1、R2、R3、R4應(yīng)變片接成全橋，注意受力狀態(tài)不要接錯(cuò)調(diào)節(jié)零位旋鈕Rw1，并細(xì)調(diào)Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表3；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。圖4

13、 應(yīng)變式傳感器全橋?qū)嶒?yàn)接線圖表3 全橋測(cè)量時(shí),輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系根據(jù)實(shí)驗(yàn)（一）、（二）、（三）所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性誤差，從理論上進(jìn)行分析比較，闡述理由五、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接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。 3實(shí)驗(yàn)（一）、（二）、（三）中的放大器增益必須相同。六、思考題：1 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變式壓力傳感器的工作原理2 單臂電橋時(shí)，作為橋臂的電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：(1)正(受拉)應(yīng)變片(2)負(fù)(受壓)

14、應(yīng)變片(3)正、負(fù)應(yīng)變片均可以。3 半橋側(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片在接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：(1)對(duì)邊？(2)鄰邊的位置？4 全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊(R1、R3)電阻值相同時(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。 實(shí)驗(yàn)二 差動(dòng)電容傳感器的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)。2. 了解電容式傳感器的靜態(tài)測(cè)量原理與方法。3. 了解電容式傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量原理與方法。（選做）二、基本原理：利用平板電容C=A/d的關(guān)系,在、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)，就可使電容的容量(C)發(fā)生變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路，

15、將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用第種電容傳感器,是一種圓筒形差動(dòng)變面積式電容傳感器。另：利用電容式傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高等特點(diǎn)，可進(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)０澹ㄒ葡?相敏檢波/濾波模板、低通濾波模板）、測(cè)微頭、雙線示波器（選用），測(cè)量控制儀9000型（數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源）。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、靜態(tài)測(cè)量（1） 按圖1將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?。圖1 電容式傳感器安裝示意圖（2） 將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，?shí)驗(yàn)線路見(jiàn)

16、圖2。圖2 電容式傳感器實(shí)驗(yàn)接線圖（3） 將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆薞01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。（4） 接入±15V電源，將測(cè)微頭旋至10mm處，活動(dòng)桿與傳感器相吸合，調(diào)整測(cè)微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測(cè)量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動(dòng)測(cè)微頭，每間隔記下輸出電壓值(V)，填入表1。將測(cè)微頭回到10mm處，反向旋動(dòng)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。表1電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系（5） 根據(jù)表1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤差來(lái)源。（6） 本實(shí)驗(yàn)采用的是差動(dòng)變面積式電容傳感器，根據(jù)下面提供的電容傳感器尺寸，計(jì)算在移動(dòng)時(shí)的電容變化

17、量(c)。傳感器外圓筒半徑R=8mm，內(nèi)圓筒半徑r=，當(dāng)活動(dòng)桿處于中間位置時(shí)，外圓與內(nèi)圓覆蓋部分長(zhǎng)度L=16mm。 2、動(dòng)態(tài)測(cè)量(選做)（1） 按圖3-5安裝傳感器，并按圖4-1接線。實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆薞01接低通濾波器輸入端、低通濾波器輸出端。接示波器一個(gè)通道（示波器軸為20ms/div、Y軸示輸出大小而變）。調(diào)節(jié)傳感器連接支架高度，使01輸出在零點(diǎn)附近。（2） 將低頻信號(hào)接入振動(dòng)源，振動(dòng)頻率選612Hz之間，幅度旋鈕置最小。（3） 將±15V電源接到實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，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)

18、頻率，從示波器上讀出傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵鲭妷?1峰峰值。（5） 作出幅頻特性曲線，考慮一下這條曲線是傳感器的特性還是振動(dòng)梁的特性? 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接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3實(shí)驗(yàn)前觀察系統(tǒng)的對(duì)稱性：將傳感器的可動(dòng)電極放到最左端和最右端，觀察其輸出電壓。如果不對(duì)稱，則調(diào)節(jié)調(diào)零螺母，使其對(duì)稱，讓傳感器工作于最大線性范圍。六、思考題：試設(shè)計(jì)一個(gè)利用的變化測(cè)谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？

19、為了進(jìn)一步提高電容傳器的靈敏度，本實(shí)驗(yàn)用的傳感器可作何改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用 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：與測(cè)量位移的原理相同。 三、需用器件與單元：音頻振蕩器、低頻振蕩器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、移?相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、示波器、直流穩(wěn)壓電源，振動(dòng)源(2000型)或振動(dòng)測(cè)量控制儀（9000型）。 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)臺(tái)上，并用手按壓振動(dòng)臺(tái)，不能使差動(dòng)變壓器的活動(dòng)桿有卡死的現(xiàn)象，否則必須調(diào)整安裝位置。 2、按圖3-6接線，并按以下步驟操作：(1)檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，用示波器觀察音頻振蕩器Lv端的Vp-

20、p值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使Vp-p=4V,頻率調(diào)整在5KHz。(2)用示波器觀察相敏檢波器的輸出，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。(4)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)接近全波的整流波形。(5)松手后，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點(diǎn)的直線(否則再調(diào)節(jié)Rw1和Rw2)。將低頻振蕩器信號(hào)接入振動(dòng)源的輸入端，調(diào)節(jié)振動(dòng)幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)較為明顯，用示波器觀察放大器、相敏檢波器及低通濾波器的輸出端波形。3、保持低頻振

21、蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（3Hz20Hz），用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰-峰電壓值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表（3-3)。 表3-3F(Hz)Vp-p(V) 4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出振動(dòng)梁的幅頻特性曲線，指出梁的自振頻率范圍值，并與實(shí)驗(yàn)九用應(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，可得到梁的振動(dòng)振幅值大小。 注意事項(xiàng)：低頻激振電壓幅值不要過(guò)大，以免梁在自振頻率附近振幅過(guò)大。 五、思考題： 1、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？ 2、如需確定梁的振動(dòng)位移量（y），還要增加哪一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)？參考圖3-6，接入數(shù)顯電壓表，完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。 3、用差動(dòng)變壓器測(cè)量較高頻率

22、的振幅，例如1KHz的振動(dòng)幅度，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受到什么影響？實(shí)驗(yàn)四 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式位移傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)時(shí)霍爾式位移傳感器的特性。 二、基本原理：交流激勵(lì)與直流激勵(lì)時(shí)的霍爾式位移傳感器的基本工作原理相同，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)上增加相敏檢波/移相/濾波模板、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)０暹B線見(jiàn)圖5-3，平衡網(wǎng)絡(luò)C1、R1與霍爾傳感器輸出端之間的聯(lián)線可暫時(shí)不接。2、調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率和幅度旋扭，從LV輸出端用示波器測(cè)量，使輸出信號(hào)頻率為1KHZ、Vp-p值達(dá)4V并接入電路中。（注意：激勵(lì)

23、電壓必須從音頻LV端輸出，電壓過(guò)大會(huì)燒壞霍爾元件）。 3、先用示波器觀察放大器的輸出端信號(hào)，移動(dòng)測(cè)微頭使霍爾傳感器處于磁鋼中點(diǎn)，即示波器指示值最小，接入平衡網(wǎng)絡(luò)C1、R1與霍爾傳感器輸出之間的聯(lián)線，調(diào)節(jié)電位器RW1、RW2使示波器顯示值更小。 4、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)較大位移，用示波器觀察相敏檢波器輸出波形，調(diào)節(jié)移相電位器和相敏檢波器電位器，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示-相對(duì)值（數(shù)顯表置2V檔）。 5、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器回到磁鋼中點(diǎn)，微調(diào)RW1、RW2與移相/相敏檢波器中的RW，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)或時(shí)電壓表的讀數(shù)，并填入表5-2。5-2：交流激勵(lì)

24、時(shí)輸出電壓和位移的關(guān)系X(mm)V(mv) 6、根據(jù)表5-2作出V-X曲線，計(jì)算靈敏度S和非線性誤差。 五、思考題： 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)五 霍爾位移傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)* 請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)三，將差動(dòng)變壓器換成霍爾傳感器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)三，動(dòng)手組織。實(shí)驗(yàn)六 熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)(請(qǐng)先仔細(xì)閱讀P39溫控儀表操作說(shuō)明） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)量溫度的原理與特性。 二、基本原理：將兩種不同的金屬絲組成回路，如果二種金屬絲的兩個(gè)接點(diǎn)有溫度差，在回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這就是熱電效應(yīng)，熱電偶就是利用這一原理制成的一種溫差測(cè)量傳感器，置于被測(cè)溫度場(chǎng)的接點(diǎn)稱為工作端，另一接點(diǎn)稱為冷端(也稱自

25、由端)，冷端可以是室溫值也可以是經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的0、25的模擬溫度場(chǎng)。 三、需用器件與單元：K型、E型熱電偶、溫度源、溫度控制儀表、溫度控制測(cè)量?jī)x（9000型）。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將熱電偶插到溫度源兩個(gè)傳感器插孔中任意一個(gè)插孔中，（K型、E型已裝在一個(gè)護(hù)套內(nèi)），K型熱電偶的自由端接到主控箱面板上溫控部分的Ek端，用它作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，配合溫控儀表用于設(shè)定溫度，注意識(shí)別引線標(biāo)記，K型、E型及正極、負(fù)極不要接錯(cuò)（紅+， 黑；藍(lán)+，綠）。 2、放大電路調(diào)零。將R5、R6端接地，RW2大約置中，打開(kāi)主控箱電源開(kāi)關(guān)，將V02端與主控箱上數(shù)顯電壓表Vi端相接，調(diào)節(jié)Rw3使數(shù)顯表顯示零（電壓表置200mv檔）

26、， (Rw3調(diào)零；Rw2調(diào)放大倍數(shù)) 3、記錄室溫。打開(kāi)主控箱上溫儀控開(kāi)關(guān)，設(shè)定儀表控制溫度值T=50，將溫度源的兩芯電源線插入主控箱溫控部分的220V輸出插座中。4、將E型熱電偶的自由端接入溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蠘?biāo)有熱電偶符號(hào)的a、b孔上，作為被測(cè)傳感器用于實(shí)驗(yàn)，按圖1接線，熱電偶自由端連線中帶紅色套管或紅色斜線的一條為正端,接入“a”點(diǎn)。 5、去掉R5、R6接地線，將a、b端與放大器R5、R6相接，觀察溫控儀指示的溫度值，當(dāng)溫度穩(wěn)定在50時(shí)，記錄下電壓表讀數(shù)值。 6、重新設(shè)定溫度值為50+n·t，建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯電壓表指示值與溫控儀指示的溫度值，并填入表1。

27、表1：熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 6、根據(jù)表1計(jì)算非線性誤差，靈敏度S。 7、將E型熱電偶的自由端連線從實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳喜鹑ゲ⒔拥綌?shù)顯電壓表的輸入端（Vi）直接讀取熱電勢(shì)值（電壓表置200mv檔），重復(fù)上述過(guò)程，根據(jù)E型熱電偶分度表查出溫度值（加熱源與室溫之間的溫差值）。 8、計(jì)算出加熱源的溫度，并與溫控儀的顯示值進(jìn)行比較，試分析誤差來(lái)源。 五、思考題： 1、熱電偶測(cè)量的是溫差值還是攝氏溫度值？實(shí)驗(yàn)七 熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)先仔細(xì)閱讀P39溫控儀表操作說(shuō)明） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娮璧臏y(cè)溫原理與特性。 二、基本原理：熱電阻用于測(cè)溫時(shí)利用了導(dǎo)體電阻率隨溫度變化這一特性，對(duì)于熱電阻要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定

28、性好、電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用的有鉑電阻和銅電阻，熱電阻Rt與溫度t的關(guān)系為： Rt=R0(1+At+Bt2)本實(shí)驗(yàn)采用的是Pt100鉑電阻，它的R0=100×10-2/×10-7/2，鉑電阻采用三線連接法，其中一端接二根引線主要為了消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響。 三、需用器件與單元：加熱源、K型熱電偶、Pt100鉑熱電阻、溫度控制儀、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、參照?qǐng)D1接線，拆去E型熱電偶與R5、R6之間的聯(lián)線。圖1 熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)接線圖 2、將Pt100鉑電阻的三根線分別接入溫度實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀癛t”輸入端的a、b點(diǎn)，用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量Pt10

29、0三根線，其中短接的二根線接b點(diǎn)，另一端接a點(diǎn)（）。這樣Pt100與R3、R1、Rw1、R4組成一直流電橋，它是一種單臂電橋。Rw1中心活動(dòng)點(diǎn)與R6相接，Pt100的b點(diǎn)接R5。 3、加上±15V模塊電源，將R5、R6端同時(shí)接地，接上電壓表（2V檔），調(diào)節(jié)Rw3使V02=0。 4、在“Rt”端點(diǎn)a與地之間加+2V或+4V直流電源，去掉R5、R6接地線并分別將“Rt”b中心點(diǎn)及Rw1相聯(lián)，調(diào)節(jié)Rw1使電橋平衡，即橋路輸出端b和中心活動(dòng)點(diǎn)之間在室溫下輸出電壓為零。（Rw1：電橋調(diào)零） 5、將Pt100插入溫度源的另一傳感器插孔中，設(shè)定溫控儀溫度值為50，記錄下電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為

30、50+n·t，建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表指示的電壓值與溫度表指示的溫度值，并將結(jié)果填入下表1。 表1 熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 6、根據(jù)表1，計(jì)算其非線性誤差及靈敏度S。 注：這個(gè)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)中數(shù)顯電壓表指示的是室溫與溫度源的溫差值所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出電壓值，因?yàn)楦鶕?jù)上述第步已將室溫值顯示為零。熱電阻測(cè)溫與熱電偶測(cè)溫有什么不同？ 如果要使電壓表顯示加熱器的攝氏溫度值，上述實(shí)驗(yàn)電路該如何調(diào)整？需要補(bǔ)償器嗎？實(shí)驗(yàn)八 集成溫度傳感器溫度特性實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獬Ｓ玫募蓽囟葌鞲衅骰驹怼⑿阅芘c應(yīng)用。二、基本原理：集成溫度傳感器是將溫敏晶體管與相應(yīng)的電路集成在同一芯片上，它能直接

31、給出正比于絕對(duì)溫度的理想線性輸出信號(hào)，一般用于-50+150之間的溫度測(cè)量。溫敏晶體管是利用了集電極電流恒定時(shí)，晶體管的基極發(fā)射極電壓（Ube）與溫度成線性關(guān)系這一原理。集成溫度傳感器有電壓型和電流型二種，電流型集成溫度傳感器在一定溫度下，它相當(dāng)于一個(gè)恒流源，因此它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，具有良好的線性特性。 本實(shí)驗(yàn)采用的是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的LM35電壓型集成溫度傳感器。它只需要單電源（+4V-+30V）供電，即可實(shí)現(xiàn)溫度到電壓的線性變換。它使用方便且比電壓型的測(cè)量精度更高。使用范圍-50+150，溫度靈敏度：+10mV/。 三、需用器件與單元：K型熱電偶、溫度控制單元、集成

32、溫度傳感器、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?。LM35 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將熱電偶插入加熱源的一個(gè)傳感器安裝孔中，把其中型熱電偶的自由端插入主控箱面板上的熱電偶E插孔中作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，與溫控表一起用于控制溫度，紅線為正極，熱電偶護(hù)套中已安置了二支熱電偶，型和E型，請(qǐng)注意標(biāo)號(hào)。 2、將集成溫度傳感器插入加熱源的另一個(gè)插孔中，尾部紅色線為正端，接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腶端，見(jiàn)圖11-3，藍(lán)色端插入b點(diǎn)上，黑色端接入地。a端接直流電源6V，b端與電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔。 3、合上電源開(kāi)關(guān)和加熱源開(kāi)關(guān)，記下室溫時(shí)的電壓表數(shù)值（VR）,它大致符合這一關(guān)系：VR=室溫×100mV/（受R2及傳感器本身精

33、度的限制，有一定的誤差）,設(shè)定溫度控制值為50，當(dāng)溫度在50時(shí)開(kāi)始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為50+nt,建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表指示的電壓值與溫控儀指示的溫度值并記入表11-3。 表11-3 4、由表11-1數(shù)據(jù)，作出TV曲線，計(jì)算在此范圍內(nèi)集成溫度傳感器的非線性誤差。 五、思考題：大家知道在一定的電流模式下二極管PN結(jié)的正向電壓與溫度之間具有一定的線性關(guān)系，你若有興趣可以利用普通二極管在50-100之間，實(shí)驗(yàn)它的PN結(jié)電壓溫度特性，然后與集成溫度傳感器的特性進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)九 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)先仔細(xì)閱讀P39溫控儀表操作說(shuō)明） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕祭洌ㄗ杂?/p>

34、）端溫度補(bǔ)償?shù)脑砼c方法。 二、基本原理：熱電偶是一種溫差測(cè)量傳感器。為直接反映溫度場(chǎng)的攝氏溫度值，需對(duì)其自由端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校罕?、恒溫槽法、自?dòng)補(bǔ)償法、電橋法，常用的是電橋法(圖11-2)，它是在熱電偶和測(cè)溫儀表之間接入一個(gè)直流電橋，稱冷端溫度補(bǔ)償器，補(bǔ)償器電橋在0時(shí)達(dá)到平衡(亦有20平衡)。當(dāng)熱電偶自由端(a、b)溫度升高時(shí)(>0)熱電偶回路的電勢(shì)Uab下降，由于補(bǔ)償器中PN結(jié)呈負(fù)溫度系數(shù)，其正向壓降隨溫度升高而下降，促使Uab上升，其值正好補(bǔ)償熱電偶因自由端溫度升高而降低的電勢(shì)，達(dá)到補(bǔ)償目的。 三、需用器件與單元：溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、熱電偶、冷端溫度補(bǔ)

35、償器、直流±15V、外接+5V電源適配器。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、按實(shí)驗(yàn)三十五、步操作。 2、將冷端溫度補(bǔ)償器(0)上的熱電偶(E型)插入溫度源另一插孔中，在補(bǔ)償器、端加上補(bǔ)償器電源+5V（用外接適配器），將冷端補(bǔ)償器的、端接入數(shù)字電壓表，重復(fù)50+n·t的加溫過(guò)程，記錄下數(shù)顯表上的數(shù)據(jù)。 3、將上述數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)三十五中的結(jié)果進(jìn)行比較，分析補(bǔ)償前后的兩組數(shù)據(jù)，參照E型熱電偶分度表，計(jì)算因補(bǔ)償后使自由端溫度下降而產(chǎn)生的溫差值。 五、思考題： 上述的溫差值代表什么含義？實(shí)驗(yàn)十 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。 二、基本原理：光電式

36、轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和對(duì)射型二種，本實(shí)驗(yàn)采用反射型。傳感器內(nèi)部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光在轉(zhuǎn)盤(pán)上反射后由光電管接受轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤(pán)上有黑白相間的12個(gè)反射點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得相應(yīng)的反射脈沖數(shù)，將該脈沖數(shù)接入轉(zhuǎn)速表即可得到轉(zhuǎn)速值。 三、需用器件與單元：光電轉(zhuǎn)速傳感器、5V直流電源、可調(diào)直流電源、轉(zhuǎn)動(dòng)源（2000型）或轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量控制儀（9000型）、數(shù)顯轉(zhuǎn)速頻率表。 四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝如圖1所示，在傳感器支架裝上光電轉(zhuǎn)速傳感器，調(diào)節(jié)高度，使傳感器離轉(zhuǎn)盤(pán)表面2-3mm，并對(duì)準(zhǔn)反射點(diǎn)，將傳感器引線分別插入主控臺(tái)上相應(yīng)插孔，其中棕色接直流電源+5V、黑色接地端、蘭色接主控箱fin

37、端。轉(zhuǎn)速頻率表置“轉(zhuǎn)速”檔。圖1館 2、將主控箱轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)+2V-+24V電壓接到轉(zhuǎn)動(dòng)源+2V+24V插孔上（2000型）。3、合上主控箱電源開(kāi)關(guān)使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并從轉(zhuǎn)速頻率表上觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速情況。如轉(zhuǎn)速顯示不穩(wěn)定，需調(diào)節(jié)傳感器的安裝高度。4、分別取1個(gè)反射點(diǎn)，4個(gè)反射點(diǎn)，12個(gè)反射點(diǎn)，用示波器件觀察輸出波形，并記錄相應(yīng)的頻率。記錄轉(zhuǎn)速頻率表上的數(shù)值。5、根據(jù)示波器的頻率計(jì)算轉(zhuǎn)速，并與轉(zhuǎn)速頻率表上的數(shù)值進(jìn)行比較，分析比較不同反射點(diǎn)測(cè)量的數(shù)據(jù)的差別 五、思考題： 已進(jìn)行的轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)中用了多種傳感器測(cè)量，試分析比較一下在本儀器上哪種方法最簡(jiǎn)單、方便。 分析一下各種傳感器的使用場(chǎng)合有什么不同？實(shí)驗(yàn)十一 PSD

38、位置傳感器位置測(cè)量實(shí)驗(yàn) PSD位置傳感器是光電檢測(cè)器件，利用PSD的光電流可測(cè)量入射到其感光區(qū)域的光斑能量中心位置(一維)，時(shí)間響應(yīng)快，可應(yīng)用于多種測(cè)量場(chǎng)合。本PSD位置傳感器采用了模似電路的位置處理，利用傳感器兩極輸出的電流，經(jīng)運(yùn)算放大器電流電壓變換，加減運(yùn)算，(有條件還可利用模似除法器)，其輸出電壓取決于光斑能量中心位置。一、PSD位置傳感器特征和參數(shù)： 1、直流供電：±15V 2、PSD傳感器參考電壓：1.0V(系統(tǒng)自帶)。 3、半導(dǎo)體激光電源：2.6V(系統(tǒng)自帶)。 4、分辨率：根據(jù)調(diào)節(jié)輸出增益有不同的分辨，典型輸出幅度為2.0V時(shí)，分辨率為70mv/左右。 5、滿程線性度：

39、5%(PSD傳感器兩端線性度比較差)。s 7、輸出電壓穩(wěn)定度：0.03V/60sec；輸出電壓最大幅度±：8V（需調(diào)整）。 8、中心位置偏差：<，且中心位置偏差補(bǔ)償可調(diào)。 9、線性度小于1%的有效距離為：±1mm±2mm。 10、光斑能量中心位置與光電流關(guān)系：L(12-11)/( 12+11)。二、PSD位置傳感器系統(tǒng)組成：見(jiàn)圖12 1、PSD傳感器。 2、電子處理模塊：I/V轉(zhuǎn)換 加減電路 除法器* 放大器(增益，調(diào)零) 3、半導(dǎo)體激光器。 4、機(jī)械調(diào)節(jié)支架(調(diào)節(jié)PSD傳感器與激光光斑位置)。 5、振動(dòng)梁 注：“*”電路為調(diào)試中可增減部分。三、PSD傳感器

40、位置測(cè)試實(shí)驗(yàn)： (1)將測(cè)微頭與梁邊上的磁鐵吸合，調(diào)節(jié)測(cè)微頭來(lái)調(diào)整激光光源的上下位置。使光斑大約在PSD傳感器的中心點(diǎn)上。 (2)旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使光斑能在PSD傳感器有效面上移動(dòng)。 (3)接入±15V電源，將PSD信號(hào)輸出端V0與數(shù)字電壓表Vi相聯(lián)，電壓表置2V檔。 (4)調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使電壓表指示為零。往上旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每隔或讀一次電壓表數(shù)值，并記入下表。 讀一次電壓表數(shù)值并填入上表。 (6)作出XV曲線，計(jì)算系統(tǒng)靈敏度及分析誤差的來(lái)源。 注：因PSD為高靈敏器件，系統(tǒng)的機(jī)械誤差及測(cè)微頭的誤差都將對(duì)測(cè)試精度產(chǎn)生較大影響。 四、思考題： 測(cè)量物體的位置與位移，其概念有什么不同？ 本實(shí)驗(yàn)可以測(cè)

41、微振動(dòng)嗎？實(shí)驗(yàn)十二 光柵傳感器莫爾條紋與柵距關(guān)系實(shí)驗(yàn) 一、光柵傳感器原理 光柵傳感器是由標(biāo)尺光柵和指示光柵組成的。光柵在本質(zhì)上是指在光學(xué)玻璃上平行均勻地刻出的直線條紋。在標(biāo)尺光柵和指示光柵上，它們的線紋密度一樣，一般為10100線/毫米，標(biāo)尺光柵是一個(gè)固定的長(zhǎng)條光柵，指示光柵是一個(gè)可以在標(biāo)尺光柵上移動(dòng)的短形光柵，它們結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 把指示光柵平行放在標(biāo)尺光柵上面，再使它們線紋之間形成一個(gè)很小的夾角，在光線照過(guò)光柵時(shí)，在指示光柵上就會(huì)產(chǎn)生若干條粗的明暗條紋，這稱莫爾條紋。當(dāng)指示光柵和標(biāo)尺光柵相對(duì)作左右移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋也作相應(yīng)的移動(dòng)。 二、演示裝置說(shuō)明 本裝置的光柵數(shù)為50線，所以柵距為1&

42、#247;50=,也就是說(shuō)，當(dāng)莫爾條紋形成時(shí)，可觀察到的粗暗條紋間距應(yīng)為(或粗明條紋間距)。注意的是莫爾條紋由最暗條紋到最明條紋是逐漸遞變的，再由明條紋到暗條紋也是逐漸遞變的。 本裝置使用外供電源為直流5V，對(duì)于圓孔插頭，圓心（對(duì)應(yīng)紅線）為正極，外殼（對(duì)應(yīng)蘭線）為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)時(shí) 點(diǎn)亮傳感器裝置內(nèi)的發(fā)光二極管，逆時(shí)針(或順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)千分卡，透過(guò)指示光柵得四小片區(qū)域，可看見(jiàn)明暗相間的莫爾條紋移動(dòng)。為了便于觀察，以指示光柵的四小片區(qū)域中的其中之一扇區(qū)作為瞄準(zhǔn)區(qū)域，采用單眼觀察，距離觀察窗3050cm，保持觀察姿勢(shì)不動(dòng)，很緩慢地旋轉(zhuǎn)千分卡，當(dāng)莫爾條紋通過(guò)被觀察的扇區(qū)時(shí)，其亮度將逐漸由最明漸變到最暗，再由

43、最暗漸變到最明，如此循環(huán)。當(dāng)觀察到扇區(qū)由第一次最暗漸變到第二次最暗時(shí)，即相當(dāng)于傳感器裝置位移了一個(gè)周期，相當(dāng)于一個(gè)柵距，由于旋轉(zhuǎn)的千分卡每一細(xì)格為，所以，每觀察到莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)柵距（一個(gè)條紋周期），千分卡即旋轉(zhuǎn)了兩個(gè)細(xì)格2×0.01=。 注意旋轉(zhuǎn)千分卡時(shí)，手勢(shì)應(yīng)很緩慢，觀察莫爾條紋移動(dòng)采用單眼觀察。實(shí)驗(yàn)十三 光柵傳感器莫爾條紋的細(xì)分、計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn) 一、光柵傳感器原理 光柵是由標(biāo)尺光柵和指示光柵組成的。光柵在本質(zhì)上是指在光學(xué)玻璃上平行均勻地刻出的直線條紋。在標(biāo)尺光柵和指示光柵上，它們的線紋密度一樣，一般為10100線/毫米，標(biāo)尺光柵是一個(gè)固定的長(zhǎng)條光柵，指示光柵是一個(gè)可以在標(biāo)尺光柵上移動(dòng)

44、的短形光柵，它們結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 把指示光柵平行放在標(biāo)尺光柵上面，再使它們線紋之間形成一個(gè)很小的夾角，在光線照過(guò)光柵時(shí)，在指示光柵上就會(huì)產(chǎn)生若干條粗的明暗條紋，這稱莫爾條紋。當(dāng)指示光柵和標(biāo)尺光柵相對(duì)作左右移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋也作上、下移動(dòng)，也就是說(shuō)，莫爾條紋的移動(dòng)方向和光柵移動(dòng)方向是接近垂直的，如圖1-2所示。如果莫爾條紋的寬度是W，并按W/4處分別按置兩個(gè)光敏三極管，隨著指示光柵左右移動(dòng)，莫爾條紋的上下移動(dòng)，在光敏三極管中就感應(yīng)出和光線亮度相應(yīng)的電流。很容易理解，在莫爾條紋移動(dòng)時(shí)，在光敏三極管產(chǎn)生的電流呈正弦波形狀，光線暗時(shí)電流小，光線亮?xí)r電流大。由于二個(gè)光敏管所處的位置關(guān)系，二個(gè)光敏三極管

45、的電流在相位上相差90°。 在光柵中，指示光柵移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，則在其上的莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)寬度W，而光柵柵距很小，十分之一毫米到百分之一毫米，但莫爾條紋的寬度是厘米級(jí)的。很明顯光柵對(duì)移是有放大作用的。利用光敏三極管對(duì)莫爾條紋的檢測(cè)就可以檢測(cè)出指示光柵和標(biāo)尺光柵的相對(duì)位置，也就是它們的位移位置，在指示光柵上，以四分之一的莫爾紋寬度為距離安置的兩個(gè)光敏三極管Ta，Ta所檢出的電流信號(hào)如圖1-3所示。在圖中La的檢測(cè)電流，而VA則是由比較器放大之所得的，對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)電壓：Ib是光敏管Tb的檢測(cè)電流，VB則是放大所得的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)電壓，在圖1-2中，當(dāng)指示光柵向左移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋向上移動(dòng)，形成了圖1-

46、3(a)中的電流電壓波形，當(dāng)指示光柵向左移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋向下移動(dòng)時(shí)，則形成了圖1-3(b)電流電壓波形。 在圖1-3(a)的VAVB波形說(shuō)明，當(dāng)指示光柵左移時(shí)，VAVB的電平邏輯為0001111000，圖1-3(b)的VAVB的波形說(shuō)明，當(dāng)指示光柵右移時(shí)，VAVB的電平邏輯為0001110100，反之，從電平邏輯的變化情況，也可以判別出指示光柵移動(dòng)方向。 二、細(xì)分計(jì)數(shù)板說(shuō)明 根據(jù)前面講述的光柵莫爾條紋的形成特點(diǎn)可重得出：指示光柵每移動(dòng)一個(gè)柵距，則會(huì)使莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)紋距，而一個(gè)移距會(huì)在光敏三極管中產(chǎn)生一個(gè)周期的正弦波。對(duì)于50線光柵，每移動(dòng)1/50mm的距離，則產(chǎn)生一個(gè)正弦波輸出，對(duì)于已制成的

47、光柵傳感器，其上已把正弦波通過(guò)比較器整形成方波輸出，所以在計(jì)數(shù)板上，當(dāng)移動(dòng)光柵傳感器時(shí)，測(cè)試點(diǎn)TP1(A端)、TP2(B端)的輸出波形是一相位差90°的方波。見(jiàn)圖2-1。為了提高計(jì)數(shù)分頻率，通常對(duì)光柵傳感器輸出方波進(jìn)行四倍頻細(xì)分，對(duì)于移動(dòng)一個(gè)柵距而形成TPl、TP2方波，在一個(gè)周期內(nèi)，其信號(hào)輻值變化為：1110000111，或1011010010，即每一周期有4個(gè)電平變化，利用D觸發(fā)器可獲得4個(gè)邊緣脈沖信號(hào)，若計(jì)數(shù)器是對(duì)這樣的邊緣脈沖計(jì)數(shù)，則將使光柵計(jì)數(shù)分辨率（精度)提高4倍。 例如：采用50線光柵傳感器，再經(jīng)過(guò)4倍頻電路后，計(jì)數(shù)分辨率將變成： 1/50x14=1200=5m 對(duì)于本

48、計(jì)數(shù)板，就是針對(duì)50線光柵的4倍頻后而計(jì)數(shù)顯示的，所以顯示辨率將是（5m）。 觀察測(cè)試點(diǎn)TP3(C端)、TP4(D端)，將看到4倍頻后的邊緣脈沖(計(jì)數(shù)脈沖)輸出，當(dāng)光柵左移時(shí)，是TP3有輸出，當(dāng)光柵右移時(shí)，是TP4有輸出。 本板設(shè)有一清零鍵，按此鍵可將當(dāng)前顯示值清為0000狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)十四 光纖壓力傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w壓力傳感器的原理結(jié)構(gòu)、性能。二、實(shí)驗(yàn)原理：利用光纖的導(dǎo)光作用，將壓力傳感器轉(zhuǎn)換出來(lái)的光信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量裝置的光敏元件上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量。光纖壓力傳感器的突出特點(diǎn)是電和磁絕緣性好、傳輸信息量大、傳輸損耗小、便于遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。三、需用器件與單元：直流穩(wěn)壓電源、電壓表、單

49、眼光纖、光纖壓力模塊、氣壓源、硬管。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、用透明硬管將氣壓源與光纖壓力模塊連接好。在模塊上插好單眼光纖。2、接好光纖壓力模塊電源，將輸出接入電壓表，調(diào)節(jié)增益至最大，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使電壓表顯示為“0”V。3、打開(kāi)氣壓源電源，通過(guò)調(diào)節(jié)流量計(jì)改變壓力，使壓力表在8Kp，每上升2Kp分別將電壓表讀數(shù)填入下表。氣壓（Kp）81012141618電壓（V）4、做出壓力電壓曲線5、計(jì)算靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)十五 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)所屬課程：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類別：基礎(chǔ) 專業(yè)基礎(chǔ) 專業(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：課內(nèi)2學(xué)時(shí)、課外2學(xué)時(shí)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)選擇振動(dòng)測(cè)量傳感器

50、，確定振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案。2.設(shè)計(jì)振動(dòng)測(cè)量電路，在實(shí)驗(yàn)裝置上搭建振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路。二、預(yù)習(xí)與參考1） 復(fù)習(xí)霍爾式傳感器、差動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理；2）預(yù)習(xí)傳感器實(shí)驗(yàn)裝置配套實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中差動(dòng)變壓器特性及振動(dòng)測(cè)量、霍爾傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。2.參考資料：1）自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)相關(guān)教材；2）傳感器實(shí)驗(yàn)裝置配套實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。三、設(shè)計(jì)指標(biāo) 振動(dòng)頻率為1-20Hz，振動(dòng)范圍為5-10mm，在示波器和測(cè)試裝置上顯示所測(cè)振動(dòng)值。四、實(shí)驗(yàn)要求（設(shè)計(jì)要求）1. 設(shè)計(jì)一個(gè)振動(dòng)測(cè)量的系統(tǒng)，畫(huà)出測(cè)量原理框圖。（課外）2. 參照實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明，設(shè)計(jì)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)各組成單元，畫(huà)出測(cè)量單元接線圖和電路圖。（課外）3. 測(cè)量單元接線

51、圖經(jīng)實(shí)驗(yàn)老師檢查合格后，方可在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上接線實(shí)驗(yàn)。4. 改變振動(dòng)頻率和幅值，在數(shù)顯表和示波器上觀察測(cè)量值的變化并記錄數(shù)據(jù)和波形。五、實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)）儀器設(shè)備和材料清單 CSY2000SET9000實(shí)驗(yàn)裝置、導(dǎo)線、示波器六、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施的指導(dǎo)1.在所學(xué)的霍爾傳感器、差動(dòng)變壓器等傳感器中選擇合適的傳感器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖。2設(shè)計(jì)傳感器及振動(dòng)源、信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路主要包括放大電路、濾波電路、相敏檢波電路。3.根據(jù)所設(shè)計(jì)的信號(hào)處理電路，在傳感器實(shí)驗(yàn)裝置上選擇合適信號(hào)處理模塊，搭建信號(hào)檢測(cè)及信號(hào)處理電路。4.將系統(tǒng)接交流激勵(lì)，調(diào)節(jié)測(cè)量電路，使低通濾波器輸出電壓正負(fù)對(duì)稱。5.保持適當(dāng)?shù)皖l振幅，用示波器觀察輸出波形。進(jìn)一步提高低頻振幅，當(dāng)波形出現(xiàn)頂部削頂時(shí)，說(shuō)明輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)，已不再隨振動(dòng)量的增加而線性增加。6.保持適當(dāng)振幅，用示波器觀察差動(dòng)放大器和低通濾波器