CSY2000D與3000系列實驗指南

1、 傳感器實驗指南 97 前 言CSY系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺主要用于各大、中專院校及職業(yè)院校開設(shè)的“傳感器原理與技術(shù)”“自動化檢測技術(shù)”“非電量電測技術(shù)”“工業(yè)自動化儀表與控制”“機械量電測”等課程的實驗教學(xué)。CSY系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺上采用的大部分傳感器雖然是教學(xué)傳感器（透明結(jié)構(gòu)便于教學(xué)），但其結(jié)構(gòu)與線路是工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，希望通過實驗幫助廣大學(xué)生加強對書本知識的理解，并在實驗的進行過程中，通過信號的拾取，轉(zhuǎn)換，分析，掌握作為一個科技工作者應(yīng)具有的基本的操作技能與動手能力。CSY2000與3000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺是本公司多年生產(chǎn)傳感技術(shù)教學(xué)實驗裝置的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)不同類別、不

2、同層次的專業(yè)需要，最新推出的模塊化的新產(chǎn)品。其優(yōu)點在于：能適應(yīng)不同專業(yè)的需要，不同專業(yè)可以有不同的菜單，本公司還可以為用戶的特殊要求制作模板0能適應(yīng)不斷發(fā)展的形勢，作為信息拾取的工具，傳感器發(fā)展很快，可以不斷補充新型的傳感器模板。指導(dǎo)教師和學(xué)生自己可以開發(fā)與組織新實驗，本公司可以提供空白的模板?？梢岳弥骺嘏_的共用源用于學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和自制裝置。本實驗指南，由于編寫時間倉促，水平所限，難免有疏漏廖誤之處，熱切期望實驗指導(dǎo)老師與學(xué)生們，能提出寶貴意見，謝謝。CSY2000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺說明書一、實驗臺的組成CSY2000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺由主機箱、溫度源、轉(zhuǎn)動源、振動

3、源、傳感器、相應(yīng)的實驗?zāi)０濉?shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實驗臺桌等組成。1、主機箱：提供高穩(wěn)定的±15V、±5V、5V、±2V±10V（步進可調(diào)）、2V24V（連續(xù)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源；音頻信號源（音頻振蕩器）1KHz10KHz（連續(xù)可調(diào)）；低頻信號源（低頻振蕩器）1Hz30Hz（連續(xù)可調(diào)）；氣壓源020KPa（可調(diào)）；溫度（轉(zhuǎn)速）智能調(diào)節(jié)儀；計算機通信口；主機箱面板上裝有電壓、頻率轉(zhuǎn)速、氣壓、計時器數(shù)顯表；漏電保護開關(guān)等。其中，直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、低頻振蕩器都具有過載切斷保護功能，在排除接線錯誤后重新開機恢復(fù)正常工作。2、振動源：振動臺振動頻率1Hz30

4、Hz可調(diào)（諧振頻率9Hz左右）。 轉(zhuǎn)動源：手動控制02400轉(zhuǎn)分；自動控制3002400轉(zhuǎn)分。 溫度源：常溫180。3、傳感器：基本型有電阻應(yīng)變式傳感器、擴散硅壓力傳感器、差動變壓器、電容式位移傳感器、霍爾式位移傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器、磁電轉(zhuǎn)速傳感器、壓電式傳感器、電渦流傳感器、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器（光電斷續(xù)器）、集成溫度(AD590)傳感器、K型熱電偶、E型熱電偶、Pt100鉑電阻、Cu50銅電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器共十八個。 增強型：基本型基礎(chǔ)上可選配扭矩傳感器、超聲位移傳感器、PSD位置傳感器、CCD電荷耦合器件、光柵位移傳感器、紅外熱釋電傳感器、紅外夜視傳感器、指紋傳感器等

5、。4、實驗?zāi)０澹夯拘陀袘?yīng)變式、壓力、差動變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光纖位移、溫度、移相相敏檢波低通濾波共十塊模板。增強型增加與選配傳感器配套的實驗?zāi)０濉?、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件，另附。6、實驗臺：尺寸為1600×800×750mm，實驗臺桌上預(yù)留了計算機及示波器安放位置。二、電路原理實驗?zāi)０咫娐吩硪延∷⒃谀０宓拿姘迳?，實驗接線圖參見文中的具體實驗內(nèi)容。三、使用方法1、開機前將電壓表顯示選擇旋鈕打到2V檔；電流表顯示選擇旋鈕打到200mA檔；步進可調(diào)直流穩(wěn)壓電源旋鈕打到±2V檔；其余旋鈕都打到中間位置。2、將AC220V電源線插頭插入市電插座中，

6、合上電源開關(guān)，數(shù)顯表顯示0000，表示實驗臺已接通電源。3、做每個實驗前應(yīng)先閱讀實驗指南，每個實驗均應(yīng)在斷開電源的狀態(tài)下按實驗線路接好連接線（實驗中用到可調(diào)直流電源時，應(yīng)在該電源調(diào)到實驗值后再接到實驗線路中），檢查無誤后方可接通電源。4、合上調(diào)節(jié)儀（溫度開關(guān)）電源開關(guān)，調(diào)節(jié)儀的PV顯示測量值；SV顯示設(shè)定值。5、合上氣源開關(guān)，氣泵有聲響，說明氣泵工作正常。6、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件使用方法另附說明。四、儀器維護及故障排除1、維護防止硬物撞擊、劃傷實驗臺面；防止傳感器及實驗?zāi)０宓涞孛?。實驗完畢要將傳感器、配件、實驗?zāi)０寮斑B線全部整理好。2、故障排除開機后數(shù)顯表都無顯示，應(yīng)查AC220V電源有否接

7、通；主機箱側(cè)面AC220V 插座中的保險絲是否燒斷。如都正常，則更換主機箱中主機電源。轉(zhuǎn)動源不工作，則手動輸入12V電壓，如不工作，更換轉(zhuǎn)動源；如工作正常，應(yīng)查調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確；控制輸出Vo有無電壓，如無電壓，更換主機箱中的轉(zhuǎn)速控制板。振動源不工作，檢查主機箱面板上的低頻振蕩器有無輸出，如無輸出，更換信號板；如有輸出，更換振動源的振蕩線圈。溫度源不工作，檢查溫度源電源開關(guān)有否打開；溫度源的保險絲是否燒斷；調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確。如都正常，則更換溫度源。五、注意事項1、在實驗前務(wù)必詳細(xì)閱讀實驗指南。2、嚴(yán)禁用酒精、有機溶劑或其它具有腐蝕性溶液擦洗主機箱的面板和實驗?zāi)０迕姘濉?、請勿將主機箱的電源、

8、信號源輸出端與地（）短接，因短接時間長易造成電路故障。4、請勿將主機箱的±電源引入實驗?zāi)０鍟r接錯。5、在更換接線時，應(yīng)斷開電源，只有在確保接線無誤后方可接通電源。6、實驗完畢后，請將傳感器及實驗?zāi)０宸呕卦帯?、如果實驗臺長期未通電使用，在實驗前先通電十分鐘預(yù)熱，再檢查按一次漏電保護按鈕是否有效。8、實驗接線時，要握住手柄插拔實驗線，不能拉扯實驗線。六、隨機附件詳見裝箱清單。CSY3000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺說明書CSY3000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺是在2000系列的基礎(chǔ)上加常用的光電探測器實驗，主要用于各大專院校、中專及職業(yè)技術(shù)院校開設(shè)的“自動檢測技術(shù)” “傳感器原理與技

9、術(shù)” “工業(yè)自動化控制” “非電量電測技術(shù)”“光電檢測技術(shù)”等課程的教學(xué)實驗。它是采用最新推出的模塊化結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。實驗臺上采用的大部分傳感器雖然是教學(xué)傳感器（透明結(jié)構(gòu)便于教學(xué)），但其結(jié)構(gòu)與線路是工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)。希望通過實驗幫助廣大學(xué)生加強對書本知識的理解，并在實驗的進行過程中通過信號的拾取、轉(zhuǎn)換、分析、掌握作為一個科技工作者應(yīng)具有的基本的操作技能與動手能力。一、實驗臺的組成CSY3000系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺由主機箱、溫度源、轉(zhuǎn)動源、振動源、傳感器、相應(yīng)的實驗?zāi)０?、?shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實驗臺桌等組成。1、主機箱：提供高穩(wěn)定的±15V、±5V、5V、±2V&#

10、177;10V（步進可調(diào)）、2V24V（連續(xù)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源；直流恒流源06mA20mA可調(diào)；音頻信號源（音頻振蕩器）1KHz10KHz（連續(xù)可調(diào)）；低頻信號源（低頻振蕩器）1Hz30Hz（連續(xù)可調(diào)）；氣壓源020KPa（可調(diào)）；溫度（轉(zhuǎn)速）智能調(diào)節(jié)儀（開關(guān)置內(nèi)為溫度調(diào)節(jié)、置外為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）；計算機通信口；主機箱面板上裝有電壓、電流、頻率轉(zhuǎn)速、氣壓、光照度數(shù)顯表；漏電保護開關(guān)等。其中，直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、低頻振蕩器都具有過載切斷保護功能，在排除接線錯誤后重新開機一下才能恢復(fù)正常工作。2、振動源：振動臺振動頻率1Hz30Hz可調(diào)（諧振頻率9Hz左右）。轉(zhuǎn)動源：手動控制02400轉(zhuǎn)分；自動控

11、制3002400轉(zhuǎn)分。溫度源：常溫150。3、傳感器：基本型有電阻應(yīng)變式傳感器、擴散硅壓力傳感器、差動變壓器、電容式位移傳感器、霍爾式位移傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器、磁電轉(zhuǎn)速傳感器、壓電式傳感器、電渦流傳感器、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器（光電斷續(xù)器）、集成溫度傳感器、K型熱電偶、E型熱電偶、Pt100鉑電阻、Cu50銅電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器、光照度探頭、純白高亮發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、硅光電池、反射式光電開關(guān)共二十六個（其中二個光源）。增強型：基本型基礎(chǔ)上可選配扭矩傳感器、超聲位移傳感器、PSD位置傳感器、CCD電荷耦合器件、光柵位移傳感器、紅外熱釋電

12、傳感器、紅外夜視傳感器、指紋傳感器等。4、實驗?zāi)０澹夯拘陀袘?yīng)變式、壓力、差動變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光纖位移、溫度、移相相敏檢波低通濾波模板、光電器件(一)、光開關(guān)共十二塊模板。增強型增加與選配傳感器配套的實驗?zāi)０濉?、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件，另附。6、實驗臺：尺寸為1600×800×750mm，實驗臺桌上預(yù)留了計算機及示波器安放位置。二、電路原理實驗?zāi)０咫娐吩硪延∷⒃谀０宓拿姘迳?，實驗接線圖參見下文中的具體實驗內(nèi)容。三、使用方法1、開機前將電壓表顯示選擇旋鈕打到2V檔；電流表顯示選擇旋鈕打到200mA檔；步進可調(diào)直流穩(wěn)壓電源旋鈕打到±2V檔；

13、其余旋鈕都打到中間位置。2、將AC220V電源線插頭插入市電插座中，合上電源開關(guān)，數(shù)顯表顯示0000，表示實驗臺已接通電源。3、做每個實驗前應(yīng)先閱讀實驗指南，每個實驗均應(yīng)在斷開電源的狀態(tài)下按實驗線路接好連接線（實驗中用到可調(diào)直流電源時，應(yīng)在該電源調(diào)到實驗值后再接到實驗線路中），檢查無誤后方可接通電源。4、合上調(diào)節(jié)儀（溫度開關(guān)）電源開關(guān)，調(diào)節(jié)儀的PV顯示測量值；SV顯示設(shè)定值。5、合上氣源開關(guān)，氣泵有聲響，說明氣泵工作正常。6、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件使用方法另附說明。四、儀器維護及故障排除1、維護防止硬物撞擊、劃傷實驗臺面；防止傳感器及實驗?zāi)０宓涞孛妗嶒炌戤呉獙鞲衅鳌⑴浼?、實驗?zāi)０寮斑B線全部

14、整理好。2、故障排除開機后數(shù)顯表都無顯示，應(yīng)查AC220V電源有否接通；主機箱側(cè)面AC220V 插座中的保險絲是否燒斷。如都正常，則更換主機箱中主機電源。轉(zhuǎn)動源不工作，則手動輸入12V電壓，如不工作，更換轉(zhuǎn)動源；如工作正常，應(yīng)查調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確；控制輸出Vo有無電壓，如無電壓，更換主機箱中的轉(zhuǎn)速控制板。振動源不工作，檢查主機箱面板上的低頻振蕩器有無輸出，如無輸出，更換信號板；如有輸出，更換振動源的振蕩線圈。溫度源不工作，檢查溫度源電源開關(guān)有否打開；溫度源的保險絲是否燒斷；調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確。如都正常，則更換溫度源。五、注意事項1、在實驗前務(wù)必詳細(xì)閱讀實驗指南。2、嚴(yán)禁用酒精、有機溶劑或其它具

15、有腐蝕性溶液擦洗主機箱的面板和實驗?zāi)０迕姘濉?、請勿將主機箱的電源、信號源輸出端與地（）短接，因短接時間長易造成電路故障。4、請勿將主機箱的±電源引入實驗?zāi)０鍟r接錯。5、在更換接線時，應(yīng)斷開電源，只有在確保接線無誤后方可接通電源。6、實驗完畢后，請將傳感器及實驗?zāi)０宸呕卦帯?、如果實驗臺長期未通電使用，在實驗前先通電十分鐘預(yù)熱，再檢查按一次漏電保護按鈕是否有效。8、實驗接線時，要握住手柄插拔實驗線，不能拉扯實驗線。六、隨機附件詳見裝箱清單實 驗 目 錄2000系列基本實驗舉例實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗9實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗11實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能

16、實驗 12實驗四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗14實驗五 直流應(yīng)變?nèi)珮虻膽?yīng)用電子秤實驗15實驗六 金屬箔式應(yīng)變片溫度影響實驗16實驗七 交流應(yīng)變?nèi)珮?應(yīng)變儀)的應(yīng)用振動測量實驗17實驗八 壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗19實驗九 差動變壓器的性能實驗20實驗十 激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗22實驗十一 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗23實驗十二 差動變壓器的應(yīng)用振動測量實驗24實驗十三 電容式傳感器的位移特性實驗26實驗十四 直流激勵時線性霍爾傳感器的位移特性實驗28實驗十五 交流激勵時線性霍爾傳感器的位移特性實驗29實驗十六 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測電機轉(zhuǎn)速實驗30實驗十七 磁電

17、式轉(zhuǎn)速傳感器的測電機轉(zhuǎn)速實驗31實驗十八 壓電式傳感器測振動實驗32實驗十九 電渦流傳感器的位移特性實驗33實驗二十 被測體材質(zhì)對電渦流傳感器的特性影響實驗34實驗二十一 被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗35實驗二十二 電渦流傳感器測量振動實驗35實驗二十三 電渦流測轉(zhuǎn)速實驗37實驗二十四 光纖傳感器的位移特性實驗37實驗二十五 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗38實驗二十六 利用光電傳感器控制電機轉(zhuǎn)速實驗39實驗二十七 溫度源的溫度控制、調(diào)節(jié)實驗50實驗二十八A Pt100鉑電阻測溫特性實驗54實驗二十八B Pt100鉑電阻測溫特性實驗54實驗二十九A Cu50銅電阻測溫特性實驗56實

18、驗二十九B Cu50銅電阻測溫特性實驗56實驗三十A K熱電偶測溫特性實驗57實驗三十B K熱電偶測溫特性實驗57實驗三十一A K熱電偶冷端溫度補償實驗58實驗三十一B K熱電偶冷端溫度補償實驗58實驗三十二A E熱電偶測溫特性實驗61實驗三十二B E熱電偶測溫特性實驗61實驗三十三A 集成溫度傳感器(AD590)的溫度特性實驗62實驗三十三B 集成溫度傳感器(AD590)的溫度特性實驗62實驗三十四 氣敏傳感器實驗64實驗三十五 濕度傳感器實驗65實驗三十六 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗靜態(tài)舉例67實驗三十七 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗動態(tài)舉例 673000系列實驗(包含2000系列基本實驗外，還包含以下實驗。)

19、實驗三十八 光照度實驗68實驗三十九 光敏電阻特性實驗69實驗四十 光敏二極管特性實驗72實驗四十一 光敏三極管特性實驗73實驗四十二硅光電池特性實驗75實驗四十三 光電開關(guān)實驗 772000、3000系列增強型實驗(包含基本實驗外，可以選配以下實驗。)實驗四十四 PSD位置傳感器測位移實驗實驗四十五 扭矩傳感器測量實驗實驗四十六 超聲波傳感器測距實驗實驗四十七 CCD應(yīng)用實驗實驗四十八 光柵位移傳感器位移測量實驗實驗四十九 被動紅外熱釋電探測實驗實驗五十 紅外夜視實驗實驗五十一 指紋傳感器應(yīng)用實驗附表(分度表)14.備注：帶號實驗為思考實驗，由學(xué)生自己開發(fā)組建。增強型具體實驗內(nèi)容附帶在所選配

20、的實驗設(shè)備上或提供電子文檔。實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗一、實驗?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)生機械變形時，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。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，通過它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對單臂電橋輸出電壓 Uo1= EK/4。三、需用器件與單元：主機箱(±4V、±1

21、5V、電壓表)、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼、4位數(shù)顯萬用表（自備）。圖1 應(yīng)變片單臂電橋性能實驗安裝、接線示意圖四、實驗步驟：應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０逭f明：實驗?zāi)０逯械腞1、R2、R3、R4為應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的5個電阻符號下面是空的，其中4個組成電橋模型是為實驗者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。1、根據(jù)圖1應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中4片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實驗?zāi)０遄笊戏降腞1、R2、R3、R4和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為R1；右下角為R2；右上角為R3；左上角為R4。當(dāng)傳感器托盤支點受壓時，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值減小，可用四

22、位半數(shù)顯萬用進行測量判別。常態(tài)時應(yīng)變片阻值為350，加熱絲電阻值為50左右。安裝接線。 2、放大器輸出調(diào)零：將圖1實驗?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒灒翰鹑シ糯笃鬏斎攵丝诘亩探泳€，將暫時脫開的引線復(fù)原(見圖1接線圖)。調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼

23、和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。記下實驗結(jié)果填入表1畫出實驗曲線。表1重量(g)20406080100120140160180200電壓(mv)4、根據(jù)表1計算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓100變化量，W重量變化量）和非線性誤差，=m/yFS ×100式中m為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。實驗完畢，關(guān)閉電源。五、思考題： 單臂電橋時，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。 實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗一、實驗?zāi)康模罕容^

24、半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。二、基本原理：不同受力方向的兩只應(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)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓UO2EK2。三、需用器件與單元：主機箱、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼。四、實驗步驟：1、將托盤安裝到應(yīng)變傳感器的托盤支點上。將實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零：用導(dǎo)線將實驗?zāi)０迳系?#177;15v、插口與主機箱電源±15v、分別相連，再將實驗?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機箱電源開關(guān)

25、；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。圖2 應(yīng)變式傳感器半橋接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖2接線。注意R2應(yīng)和R3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。調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，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（或500 g）砝碼加完。記下實驗數(shù)據(jù)填入表2畫出實驗曲線，計算靈敏度S2UW，非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。表2重量電壓三、思考題：1、半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）

26、對邊（2）鄰邊。2、橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（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。實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1R2R3R4，其變化值R1R2R3R4時，其橋路輸出電壓U03KE。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：同實驗二。四、實驗步驟：1、將托盤安裝到應(yīng)變傳感器的托盤支點上。將實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零：用導(dǎo)線將實驗?zāi)０迳?/p>

27、的±15v、插口與主機箱電源±15v、分別相連，再將實驗?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。圖31 全橋性能實驗接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖31接線。實驗方法與實驗二相同，將實驗數(shù)據(jù)填入表3畫出實驗曲線；進行靈敏度和非線性誤差計算。實驗完畢，關(guān)閉電源。表3重量電壓五、思考題：1、測量中，當(dāng)兩組對邊（R1、R3為對邊）電阻值R相同時，即R1R3，R2R4，而R1R

28、2時，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。2某工程技術(shù)人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖32，如何利用這四片應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。圖32應(yīng)變式傳感器受拉時傳感器圓周面展開圖實驗四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較一、實驗?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、基本原理：如圖4 （a）、（b）、（c） （a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖4 應(yīng)變電橋（a）、U0UU(R1R1)(R1R1R2)R4(R3R4)E （1R1R1）（1R1R1R2R2）（R4R3）（1R4R3）E設(shè)R1R2R3R4，且R1R11。U0(14)(

29、R1R1)E所以電橋的電壓靈敏度:SU0(R1R1)kE(14)E(b)、同理:U0(12)(R1R1)ES(12)E(C)、同理:U0(R1R1)E SE三、需用器件與單元：主機箱、應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼。四、實驗步驟：根據(jù)實驗一、二、三所得的單臂、半橋和全橋輸出時的靈敏度和非線性度，從理論上進行分析比較。闡述理由（注意：實驗一、二、三中的放大器增益必須相同）。實驗完畢，關(guān)閉電源。實驗五 直流全橋的應(yīng)用電子秤實驗一、實驗?zāi)康模毫私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定。二、基本原理：數(shù)字電子秤實驗原理如圖5，全橋測量原理。本實驗只做放大器輸出UO實驗，通過對電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對

30、應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即成為一臺原始電子秤。圖5 數(shù)字電子稱原理框圖三、需用器件與單元：主機箱、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０濉㈨来a。四、實驗步驟：1、實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零：將實驗?zāi)０迳系?#177;15v、插口與主機箱電源±15v、分別相連。用導(dǎo)線將實驗?zāi)０逯械姆糯笃鲀奢斎肟诙探?Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。按圖31直流全橋接線，合上主機箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位RW1，使數(shù)顯表顯示0.00V。2

31、、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檔測量)或0.200V。3、拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器R W4（零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.00V。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改為重量綱g，就可以稱重。成為一臺原始的電子秤。5、把砝碼依次放在托盤上，并依次記錄重量和電壓數(shù)據(jù)填入下表6。6、根據(jù)數(shù)據(jù)畫出實驗曲線，計算誤差與線性度。實驗完畢，關(guān)閉電源。表6重量（g）電壓(mv)實驗六 金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響實驗一、實驗?zāi)康模毫私鉁囟葘?yīng)變片測試系統(tǒng)的影響。二、基本原理：電阻應(yīng)變片的溫度影響，主要來自兩個

32、方面。敏感柵絲的溫度系數(shù)，應(yīng)變柵的線膨脹系數(shù)與彈性體（或被測試件）的線膨脹系數(shù)不一致會產(chǎn)生附加應(yīng)變。因此當(dāng)溫度變化時，在被測體受力狀態(tài)不變時，輸出會有變化。三、需用器件與單元：主機箱、應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼、加熱器（在實驗?zāi)０迳希颜迟N在應(yīng)變傳感器左下角底部）。四、實驗步驟：1、按照實驗三。2、將200g砝碼放在砝碼盤上，在數(shù)顯表上讀取數(shù)值UO1。3、將主機箱中直流穩(wěn)壓電源5v、接于實驗?zāi)０宓募訜崞?v、插孔上，數(shù)分鐘后待數(shù)顯表電壓顯示基本穩(wěn)定后，記下讀數(shù)Uot ,Uot-U01即為溫度變化的影響。計算這一溫度變化產(chǎn)生的相對誤差：實驗完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有

33、哪些消除方法？實驗七 交流全橋的應(yīng)用振動測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私饫脩?yīng)變交流電橋測量振動的原理與方法。二、基本原理：對于動態(tài)應(yīng)變信號用交流電橋測量時，交流電橋為調(diào)制電路，橋路輸出的波形為一調(diào)制波，通過相敏檢波和濾波電路后才能得到變化的應(yīng)變信號，此信號可以從示波器或用交流電壓表讀得。三、需用器件與單元：主機箱、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、移相器相敏檢波器低通濾波器模板、雙蹤示波器、振動源、萬用表（自備）。四、實驗步驟：1、應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０迳系膫鞲衅鞑挥茫臑檎駝恿旱膽?yīng)變片，即振動源上的應(yīng)變輸出。2、如圖71，將振動源上的應(yīng)變輸出插座用專用連接線與應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０迳系膽?yīng)變插座相連(因振動梁上的四片

34、應(yīng)變片已組成全橋，引出線為四芯線，直接接入實驗?zāi)０迳弦雅c電橋模型相連的應(yīng)變插座上。電橋模型二組對角線阻值均為350，可用萬用表測量）。圖71 應(yīng)變交流全橋振動測量實驗接線圖注：傳感器專用插頭(黑色航空插頭)的插、拔法：插頭要插入插座時，只要將插頭上的凸鎖對準(zhǔn)插座的平缺口稍用力自然往下插；插頭要拔出插座時，必須用大姆指用力往內(nèi)按住插頭上的凸鎖同時往上拔。3、根據(jù)圖71接線(接好交流電橋調(diào)平衡電路及系統(tǒng)，應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０逯械腞8、Rw1、C、Rw2為交流電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò))。檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關(guān)，將音頻振蕩器Lv(橋路激勵電源)的頻率調(diào)節(jié)到1KHz左右，幅度調(diào)節(jié)到10Vp-p（頻率可用

35、數(shù)顯頻率表Fin監(jiān)測，幅度用示波器監(jiān)測），再調(diào)節(jié)低頻振蕩器輸出(振動源的低頻輸入)幅度和頻率使振動臺（圓盤）明顯看到振動。4、低頻振蕩器幅度鈕旋位置(幅值)不變，調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率(3Hz25 Hz)，每增加2 Hz用示波器讀出低通濾波器輸出Vo的電壓峰峰值，填入表7畫出實驗曲線，從實驗數(shù)據(jù)得振動梁的自振頻率為 。實驗完畢，關(guān)閉電源。表7f(Hz) Vo(p-p)四、思考題：1、請歸納直流電橋和交流電橋的特點。2、定性分析如下移相器和相敏檢波器電路工作原理。圖72移相、相敏檢波原理圖實驗八 壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私鈹U散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。二、基本原理

36、：擴散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴散出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量電路，則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：主機箱、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實驗?zāi)０濉⒁龎耗z管。四、實驗步驟：1、將壓力傳感器安裝在實驗?zāi)０宓闹Ъ苌?，根?jù)圖8連接管路和電路（主機箱內(nèi)的氣源部分，壓縮泵、貯氣箱、流量計已接好）。引壓膠管一端插入主機箱面板上氣源的快速接口中（注意管子拆卸時請用雙指按住氣源快速接口邊緣往內(nèi)壓，則可輕松拉出），另一端口與壓力傳感器相連。壓力傳感器引線為4芯

37、線： 1端接地線，2端為U0，3端接4V電源，4端為Uo，接線見圖8。 圖8 壓阻式壓力傳感器測壓實驗安裝、接線圖2、實驗?zāi)０迳蟁W2用于調(diào)節(jié)放大器零位，RW1調(diào)節(jié)放大器增益。按圖8將實驗?zāi)０宓姆糯笃鬏敵鯲02接到主機箱(電壓表)的Vin插孔，將主機箱中的顯示選擇開關(guān)撥到2V檔，合上主機箱電源開關(guān)，RW1旋到滿度的13位置(即逆時針旋到底再順時針旋2圈)，仔細(xì)調(diào)節(jié)RW2使主機箱電壓表顯示為零。3、合上主機箱上的氣源開關(guān)，啟動壓縮泵，逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計下端調(diào)壓閥的旋鈕，此時可看到流量計中的滾珠在向上浮起懸于玻璃管中，同時觀察氣壓表和電壓表的變化。4、調(diào)節(jié)流量計旋鈕，使氣壓表顯示某一值，觀察電壓

38、表顯示的數(shù)值。5、仔細(xì)地逐步調(diào)節(jié)流量計旋鈕，使壓力在218KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表讀數(shù)，將數(shù)值列于表8。 表8P(KPa)Vo(p-p)1、畫出實驗曲線計算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。2、如果本實驗裝置要成為一個壓力計，則必須對電路進行標(biāo)定，方法采用逼近法：輸入4KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)），使電壓表顯示.25V(有意偏小)，當(dāng)輸入16KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）使電壓表顯示1.2V(有意偏小)；再調(diào)氣壓為4KPa，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)），使電壓表顯示.3V(有意偏小)，調(diào)氣壓為16KPa，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）使電壓表顯示1.3V(有意偏小)；這個過程反復(fù)

39、調(diào)節(jié)直到逼近自己的要求(4KPa0.4V，16KPa1.6V)即可。實驗完畢，關(guān)閉電源。實驗九 差動變壓器的性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鞯墓ぷ髟砗吞匦浴６?、基本原理：差動變壓器由一只初級線圈和二只次線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)差動變壓器隨著被測體移動時差動變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應(yīng)電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減少，將兩只次級反向串接（同名端連接），就引出差動電勢輸出。其輸出電勢反映出被測體的移動量。三、需用器件與單元：主機箱、差動變壓器、差動變壓器

40、實驗?zāi)０濉y微頭、雙蹤示波器。四、實驗步驟：附：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖91測微頭讀數(shù)圖圖91測位頭組成與讀數(shù)測微頭組成： 測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線(1格)，另一排是半毫米刻線(.格)；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線(.格)。用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時，測桿就沿軸線方向進退。微分筒每轉(zhuǎn)過1格，測桿沿軸方向移動微小位移.毫米，這也叫測微頭的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對準(zhǔn)微分

41、筒上的數(shù)值、可以估讀110分度，如圖91甲讀數(shù)為.，不是.；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時，應(yīng)看微分筒的示值是否過零，如圖91乙已過零則讀.；如圖91丙未過零，則不應(yīng)讀為，讀數(shù)應(yīng)為.。測微頭使用：測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到處(為了保留測桿軸向前、后位移的余量)，再將測微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套(測微頭整體移動)使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置(視具體實驗而定)時再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時，被測體就會隨測桿而位移。1、將差動變壓器和測微頭(參照附：測微頭使用)安裝在實驗?zāi)０宓闹Ъ茏?，差動變壓器的原理圖已印刷在實驗?zāi)０迳?，L1為初級線圈；L2、L3為次級線圈；號為同名端，如下圖92。2、按圖92接線，差動變壓器的原邊的激勵電壓必須從主機箱中音頻振蕩器的Lv端子引入，檢查接線無誤后合上總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為45KHz（可用主機箱的頻率表輸入Fin來監(jiān)測）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vp-p2V（可用示波器監(jiān)測：X軸為0.2ms/div）。3、松開測微頭的安裝緊固螺釘，移動測微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為較小值(變壓器鐵芯大約處在中間位置)，擰緊緊固螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為最小值