傳感器與檢測技術(shù)實驗指導(dǎo)書.doc

1、實驗一 應(yīng)變式傳感器與檢測系統(tǒng)實驗一、 實驗?zāi)康?熟悉金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)和測量電橋（全橋）的組成、工作原理和性能；利用應(yīng)變片制作的稱重實驗臺進行物品稱重,并掌握稱重實驗臺的定標(biāo)和測量誤差修正方法；2結(jié)合稱重實驗系統(tǒng)的構(gòu)建,熟悉典型的自動檢測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握檢測技術(shù)軟件（數(shù)據(jù)采集和處理軟件DRVI）的基本功能和使用方法。二、 實驗原理本實驗所用的DRCZA型稱重臺由應(yīng)變式力傳感器、底座、支架和托盤構(gòu)成。其中，力傳感器由測力環(huán)和4個應(yīng)變片構(gòu)成的全橋電路組成。當(dāng)物料加到載物臺后，4個應(yīng)變片會發(fā)生變形，通過電橋放大后產(chǎn)生電壓輸出.圖1稱重實驗臺結(jié)構(gòu)示意圖電阻應(yīng)變片是利用物體線性長度

2、發(fā)生變形時其阻值會發(fā)生改變的原理制成的,其電阻絲一般用康銅材料，它具有高穩(wěn)定性及良好的溫度補償性能。測量電路普遍采用惠斯通電橋(如圖1-2所示)，利用的是歐姆定律，輸出量是電壓差。圖2 電阻應(yīng)變片惠斯通電橋測量電路為提高測量精度，稱重實驗臺使用前可用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對其進行標(biāo)定，得到物料重量與輸出電壓的關(guān)系曲線,實際使用時將測量電壓按該曲線反求出實際重量就。關(guān)系曲線用y=kx+b擬合,方法有：理論擬合；端點連線平移擬合；端點連線擬合; 過零旋轉(zhuǎn)擬合；最小二乘擬合等。本實驗用兩個砝碼進行標(biāo)定,通過計算直線的方法（端點連線擬合）進行標(biāo)定。測量誤差修正除前述的標(biāo)定外，還可通過數(shù)據(jù)處理的方法來實現(xiàn)，如：平均值

3、處理等.三、 實驗儀器設(shè)備和器材1 計算機 臺 2 檢測軟件DRVI 1套 3 稱重實驗臺(DRCZA） 1個4 砝碼 1套5 USB數(shù)據(jù)采集器 1臺四、 實驗要求1. 預(yù)習(xí)要求:閱讀、理解實驗指導(dǎo)書的實驗原理,并思考回答以下問題:a） 為什么稱重實驗臺能用應(yīng)變片來稱重？采用全橋電路有什么優(yōu)點？b) 為什么稱重實驗臺使用前要用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進行標(biāo)定？c） 如何分析稱重實驗臺稱重時所產(chǎn)生的誤差?2. 實驗內(nèi)容:用DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀和DRCZA型稱重臺稱一色塊的重量，并計算靜態(tài)誤差與該系統(tǒng)測量的非線性誤差.3注意事項：a) DRYB-5A型傳感器的稱重或測量不超過2Kg的力（平穩(wěn),不含過強沖

4、擊)。b） 不要沖擊傳感器或在其上施加過大的力,以免因過載而損壞傳感器。五、 實驗步驟第一步 搭建“重量檢測系統(tǒng)”硬件平臺1. 關(guān)閉DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀電源，將選用的傳感器、信號預(yù)處理模板等連接到采集儀的數(shù)據(jù)采集通道上.(禁止帶電從采集儀上插拔傳感器,否則會損壞采集儀和傳感器)2. 開啟總電源、DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀電源、直流電源以及將模塊電源選擇選擇在第一模塊上，如都顯示綠燈,進行下一步實驗。第二步 啟動數(shù)據(jù)采集與處理軟件,熟悉其運行環(huán)境、軟件結(jié)構(gòu)、界面內(nèi)容和使用方法3. 運行“DRVI”主程序，點擊DRVI快捷工具條上的”聯(lián)機注冊"圖標(biāo),選擇其中的“DRVI采集

5、儀主卡檢測（USB）”進行軟件注冊。4. 點擊DRVI快捷工具條上的“腳本樣例"圖標(biāo)，并在相應(yīng)菜單中選擇“轉(zhuǎn)子實驗臺服務(wù)器”或“環(huán)形輸送線實驗臺服務(wù)器”，而后在實驗菜單上選擇“動平衡配重測量實驗”或“稱重實驗臺實驗”。5. 實驗時，先用兩點標(biāo)定法對稱重傳感器進行標(biāo)定:先后用2個砝碼，分別選“標(biāo)定1"、“標(biāo)定2"，再按“標(biāo)定結(jié)果”得到本傳感器電壓/重量關(guān)系曲線。圖1-3 圖3 應(yīng)變式力傳感器稱重實驗6. 記錄得到的傳感器“電壓/重量”關(guān)系曲線y=kx+b，并稱重4個不同重量的砝碼。7. 重復(fù)實驗4、5步驟三到五次，記錄數(shù)據(jù)處理.（了解遲滯、重復(fù)）標(biāo)準(zhǔn)重量（g）測量重

6、量（g）8 查看VBSCRIPT文件，逐行理解;了解各軟件模塊，或稱為“芯片”的功能。9 (選作）修改定標(biāo)方法,進行測試.六、 實驗思考題數(shù)據(jù)采集與處理軟件在本實驗中有什么作用？七、實驗報告要求實驗報告除填寫“實驗?zāi)康摹蓖?，在?nèi)容欄應(yīng)主要包括如下幾部分:1.“實驗原理”簡述；2?！皩嶒炏到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)”描述；（要求圖文并茂，包括電路圖、整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并有對應(yīng)的文字說明.)3?！皺z測軟件功能”說明；4.“實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)"記錄；5?！皩嶒灁?shù)據(jù)處理分析”；(對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、整理，將實驗結(jié)果用圖表和文字進行分析，并給出結(jié)論。）6.“其他”；可以提出該實驗存在的問題、本人尚不明白的問題、建議

7、和意見等。實驗二 多傳感器工程檢測綜合實驗()一、 實驗?zāi)康?. 通過本實驗,讓學(xué)生熟悉幾種傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理；2. 讓學(xué)生掌握自動生產(chǎn)線上多種傳感器實際應(yīng)用方法、檢測系統(tǒng)的組成和工作過程.二、 實驗原理利用環(huán)形輸送線試驗?zāi)Ｐ停M自動生產(chǎn)線上物料的輸送、檢測工作。圖1是該實驗臺的結(jié)構(gòu)圖，由外殼、鏈板（測試物品的載板)、鏈條、鏈輪、直流電機、傳感器支架、鏈條張緊裝置、傳動裝置、6個測試樣品（金屬、塑料各三個，三種顏色）和傳感器組成。其運行線速度為：45cm/s（12V);1。62.2cm/s（5V）.圖1 環(huán)形輸送線試驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)圖環(huán)形輸送線試驗臺可以引入:光電對射傳感器檢測速度、紅外傳感物

8、品計數(shù)、電渦流傳感金屬物體識別、超聲波傳感物體測距、色差傳感顏色識別、應(yīng)變傳感物體質(zhì)量測量實驗、霍爾傳感工位定位實驗等實驗。三、實驗儀器設(shè)備和器材1計算機 臺； 2檢測軟件DRVI 1套； 3環(huán)形輸送線試驗臺1個；4USB數(shù)據(jù)采集器 1臺; 5. 多種傳感器一套。四、實驗要求1. 預(yù)習(xí)要求：實驗前,要閱讀、理解實驗指導(dǎo)書的實驗原理，熟悉實驗內(nèi)容。2。 實驗內(nèi)容：(1)物體檢測：可選用紅外反射式傳感器（DRHF12A）檢測物體.紅外反射式傳感器及反光板的安裝在支架上,使傳感器的下邊沿平行于輸送線的頂蓋板。反光板固定在傳感器發(fā)射面的前面，使反光面中心正對著傳感器。開動環(huán)形輸送線，當(dāng)測試樣品隨鏈板運

9、動經(jīng)過傳感器時，由于物體遮擋了紅外線的反射，傳感器會輸出一個跳變的信號。圖2 紅外反射式傳感器物體檢測（2） 金屬物體檢測:可選用電渦流接近開關(guān)進行測量，探測距離一般 20mm.在進行實驗之前,傳感器探頭與被測物體之間的距離調(diào)整到510mm。鏈板拖動被測物體經(jīng)過傳感器探頭前面，當(dāng)金屬材質(zhì)（鋁)的物體經(jīng)過探頭時,傳感器會輸出跳變的信號。圖3電渦流接近開關(guān)金屬物體檢測(3）輸送線運行速度測量：可選用紅外對射式傳感器測量速度。如圖4所示，紅外對射式傳感器的發(fā)射和接收窗口被固定在傳動鏈條的兩側(cè),當(dāng)鏈條在電動機的拖動下運動時，鏈條的滾子會有規(guī)律的遮擋傳感器發(fā)出的紅外線，在傳感器的輸出端上就會得到連續(xù)的脈

10、沖。由于鏈條的滾子之間的距離（即節(jié)距）相等,（節(jié)距：d=12。7mm）所以測得傳感器輸出的脈沖頻率(F），就可以推算出鏈條的運動速度SS=dF（mm/s）。圖4 紅外對射傳感器運動速度測量原理示意圖說明:紅外對射式傳感器安裝在環(huán)形輸送線的鏈板的下面,在輸送線上部觀察不到該傳感器，使用時也不需要進行調(diào)整.由于鏈條的運行速度比較慢：1650mm/s；對應(yīng)傳感器測量信號頻率大約是1。263.94Hz。因此，采樣頻率參數(shù)不能設(shè)置得過高,可根據(jù)采樣長度（1024)內(nèi)包含至少2個脈沖周期來確定采樣頻率。（4）色差傳感器物體表面顏色識別實驗：選用色差識別傳感器使用的是紅外反射式色差傳感器，工作原理是依據(jù)不同

11、顏色的物體表面對紅外線的吸收率和反射率。在相同的測試距離上，黑色的吸收率最高,白色的吸收率最低。因此，可以根據(jù)物體對紅外線的反射率來判斷物體的表面顏色.在標(biāo)準(zhǔn)測試距離上，隨環(huán)形輸送線提供的三種測試顏色樣品。 注意：在傳感器的使用過程中請注意探頭和被測物體表面的清潔，根據(jù)光的吸收與反射定律,如果被測物體表面有污物，會影響光的反射，也就是影響測量精度。另外避免光源直射傳感器端面或測試樣品，否則也會影響測試結(jié)果。（5）工件位置測定：選用霍爾傳感器檢測到磁鋼經(jīng)過傳感器時磁場的變化,輸出脈沖信號.當(dāng)這些安裝有磁鋼的鏈板經(jīng)過傳感器探頭時，傳感器就會“認(rèn)出”這些磁鋼。圖5 霍爾傳感器定位原理圖五、實驗步驟1

12、系統(tǒng)安裝：（1）關(guān)閉DRDAQUSB型數(shù)據(jù)采集儀電源,將選用的傳感器分別安裝在實驗?zāi)Ｐ蜕?，并連接到采集儀的數(shù)據(jù)采集通道上,與計算機相連接。（2）弄清系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，畫出實驗平臺的結(jié)構(gòu)圖。（禁止帶電插拔傳感器，否則會損壞采集儀和傳感器）2系統(tǒng)調(diào)試運行:（1) 開啟DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀電源。（2） 運行DRVI主程序，點擊DRVI快捷工具條上的”聯(lián)機注冊”圖標(biāo)，選擇其中的“DRVI采集儀主卡檢測"或“網(wǎng)絡(luò)在線注冊”進行軟件注冊。（3） 在DRVI地址信息欄中輸入WEB版實驗指導(dǎo)書的地址，在實驗?zāi)夸浿羞x擇“環(huán)形輸送線試驗”，建立實驗環(huán)境。3具體實驗步驟： 、物體計數(shù)與鐵磁物體

13、計數(shù) (1）在菜單中選擇“物體（鐵磁物體）計數(shù)實驗" （2)在環(huán)形傳送線實驗臺上，找出紅外反射式傳感器和電渦流接近開關(guān)傳感器，并找出對應(yīng)的采集通道. (3)對比通道與實驗平臺的通道一致否,若一致,進行下一步實驗. （4)按一定的間距擺放5個色塊,并使色塊位置位于傳送帶的中間。 （5）按下實驗平臺中軟“運行”、“復(fù)位”鍵。讓傳送線運行2圈,記錄所測得色塊總數(shù)和鐵磁色塊數(shù)。并與實際的數(shù)目比較. 、輸送線運行速度測量 （1）在菜單中選擇“輸送線運行速度實驗"（2）在環(huán)形輸送線實驗臺上,找出紅外對射傳感器的采集通道。 (3）對比通道與實驗平臺上的通道一致否，若一致，進行下一步實驗。

14、 （4）在12V的運行線的輸入電壓情況下，按下實驗平臺中軟“運行”，讓輸送線運行2圈，記錄35組運行速度的數(shù)據(jù)。 （5）將12V換為5V的輸入電壓,注意：在老師檢查完以后才能運行輸送線.按下實驗平臺中軟“運行”，讓輸送線運行2圈，記錄3-5組運行速度的數(shù)據(jù)。有條件的同學(xué)可以改變采樣率,進行測量。 、工件定位（運行速度）測量 (1）在菜單中選擇“工件定位實驗”(2）在環(huán)形輸送線實驗臺上，找出霍爾傳感器和它的采集通道。 （3）對比通道與實驗平臺上的通道一致否，若一致，進行下一步實驗。 (4）在12V的運行線的輸入電壓情況下,按下實驗平臺中軟“運行”,讓輸送線運行2圈，記錄35組運行速度的數(shù)據(jù)。 （

15、5）將12V換為5V的輸入電壓,注意：在老師檢查完以后才能運行輸送線。按下實驗平臺中軟“運行”，讓輸送線運行2圈，記錄3-5組運行速度的數(shù)據(jù).有條件的同學(xué)可以改變采樣率，進行測量. （6）比較霍爾傳感器和紅外對射傳感器的測量結(jié)果. 、顏色識別實驗(可選）。 （1)在菜單中選擇“顏色識別實驗”（2)在環(huán)形輸送線實驗臺上,找出紅外反射式色差傳感器和它的采集通道。 (3)對比通道與實驗平臺上的通道一致否，若一致，進行下一步實驗。 (4)按下實驗平臺中軟“運行”鍵。觀察不同顏色通過時它的識別情況.六、實驗報告要求實驗報告除填寫“實驗?zāi)康摹蓖猓趦?nèi)容欄應(yīng)主要包括如下幾部分:1 “實驗系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)”描述;

16、（要求圖文并茂，包括各種傳感器應(yīng)用原理、電路圖、整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,并有對應(yīng)的文字說明。）2 “調(diào)試過程和實驗結(jié)果"記錄；（逐項記錄調(diào)試過程、結(jié)果分析）3 “實驗數(shù)據(jù)處理分析”；（對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、整理，將實驗結(jié)果用圖表和文字進行分析,并給出結(jié)論。)4 “其他”；可以提出該實驗存在的問題、本人尚不明白的問題、建議和意見等。實驗二 多傳感器的工程檢測綜合實驗 (）一、實驗?zāi)康?掌握磁電、光電等各種傳感器的工作原理;利用以上傳感器進行振動、速度等參數(shù)的測量,并采用適當(dāng)?shù)男盘柗治龇椒▽y量結(jié)果進行分析和顯示.2結(jié)合本實驗項目，掌握檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成，并熟悉振動、速度、軸心軌跡等物理量的測量和工

17、程應(yīng)用方法。二、實驗臺簡介 多功能轉(zhuǎn)子實驗臺較好地模擬大型設(shè)備（如機床）運行時候的工作狀態(tài)，提供了振動、轉(zhuǎn)速等測試對象，可以開設(shè)磁電、光電、壓電等多種傳感器的綜合實驗。利用不同的傳感器,可以對同一個物理量,采用多種方式測量,再現(xiàn)了實際工程應(yīng)用中物理量的工程測試方法。轉(zhuǎn)子實驗臺由以下幾個部分組成:1底座、2主軸、3偏心飛輪、4直流電機、5主軸支座、6含油軸承及油杯、7電機支座、8連軸器及護罩、9 RS9008電渦流傳感器支架、10磁電轉(zhuǎn)速傳感器支架、11測速齒輪(15齒）、12保護擋板支架，如圖1所示.圖1 DRZZSA型多功能轉(zhuǎn)子試驗臺傳感器安裝位置示意圖主要技術(shù)指標(biāo)為：可調(diào)轉(zhuǎn)速范圍：0250

18、0轉(zhuǎn)/分,無級； 電源：DC12V； 主軸長度：500mm; 主軸直徑：12mm； 外形尺寸：640×140×160mm；重量:12。5kg.三、實驗原理1、轉(zhuǎn)子實驗臺底座振動測量實驗機械在運動時,由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡、負(fù)載的不均勻、結(jié)構(gòu)剛度的各向異性、間隙、潤滑不良、支撐松動等因素，總是伴隨著各種振動.機械振動往往會降低機器性能，破壞其正常工作,縮短使用壽命，甚至導(dǎo)致事故,因此有必要進行機械結(jié)構(gòu)的振動分析和振動測試.對于轉(zhuǎn)子實驗臺的振動,可以采用磁電速度傳感器和壓電加速度傳感器進行測量。將帶有磁座的速度和加速度傳感器放置在試驗臺的底座上,如圖2所示。圖2 加速度和速度傳感器

19、振動測量1）采用磁電速度傳感器的振動測量: 磁電速度傳感器是由一個線圈組件和殼體組成的。如圖3所示，殼體中固定有磁鐵，線圈組件用彈性元件懸掛在殼體上.工作時,將傳感器殼體固定在振動體上，這樣當(dāng)振動體振動時,在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運動,切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比于振動速度值。 圖 3 磁電式振動速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 2)采用壓電加速度傳感器測量:根據(jù)壓電效應(yīng)，當(dāng)晶體受到振動作用力后,將產(chǎn)生電荷量，該電荷量與作用力成正比，這就是壓電傳感器完成機電轉(zhuǎn)換的工作原理。2、實驗臺轉(zhuǎn)速測量對于轉(zhuǎn)子實驗臺的轉(zhuǎn)速，可以分別采用光電轉(zhuǎn)速傳感器和磁電轉(zhuǎn)速傳感器進行測量.1)采用光

20、電傳感器測量：將反光紙貼在圓盤的側(cè)面,使其前面的紅外光源對準(zhǔn)反光紙，使在反光紙經(jīng)過時傳感器的探測指示燈亮,反光紙轉(zhuǎn)過后探測指示燈不亮。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時,光電傳感器的輸出就會跳變一次。通過測出這個跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n.圖4 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器2）采用磁電傳感器測量：圖5 磁電轉(zhuǎn)速傳感器的工作方式將磁電傳感器安裝在轉(zhuǎn)子實驗臺上專用的傳感器架上，如圖5所示。使其探頭對準(zhǔn)測速用15齒齒輪的中部，調(diào)節(jié)探頭與齒頂?shù)木嚯x，使測試距離為1mm。齒輪在旋轉(zhuǎn)過程會導(dǎo)致磁阻的改變，從而導(dǎo)致輸出信號的變化。在已知齒輪齒數(shù)的情況下，測得的傳感器輸出信號脈沖的頻率就可以計算出測速齒輪的轉(zhuǎn)速

21、。如設(shè)齒輪齒數(shù)為N，轉(zhuǎn)速為n，脈沖頻率為f，則有：n=f/N 。通常,轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)/分鐘，所以要在上述公式的得數(shù)再乘以60,才能轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù),即n=60×f/N。3、軸心軌跡測量電渦流傳感器一般由探頭、延伸電纜、前置器組成，如圖6所示。前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)有被測金屬體靠近這一磁場,在此金屬表面產(chǎn)生電渦流，其大小與探頭和金屬物體的距離等參數(shù)有關(guān)。與此同時該電渦流將產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場,使頭部線圈的電感量發(fā)生改變，導(dǎo)致振蕩器的振蕩能力衰減，傳感器將輸出跳變的信號。圖6 電渦流傳感器基本工作系統(tǒng)將兩個電渦流位移

22、傳感器探頭安裝到實驗臺支架上，如圖7所示.轉(zhuǎn)子工作時，主軸的軸心會在偏心飛輪的帶動下會發(fā)生偏移，改變了探頭和軸心之間的距離，則傳感器的輸出信號就反應(yīng)了軸心的位置變化情況。實驗中,讓兩個傳感器相互成90度,則它們所測量的就是軸心在兩個垂直方向(X，Y）上的瞬時位移，合成為李沙育圖就是轉(zhuǎn)子的軸心運動軌跡。圖7 軸心軌跡測量四、實驗儀器設(shè)備和器材1 計算機 臺 2 檢測軟件DRVI 1套 3 轉(zhuǎn)子實驗臺 1個4 USB數(shù)據(jù)采集器 1臺五、實驗要求1. 預(yù)習(xí)要求:閱讀、理解實驗指導(dǎo)書的實驗原理，并思考回答以下問題:a) 為什么磁電傳感器能用來測量轉(zhuǎn)速？b) 對比光電轉(zhuǎn)速傳感器和磁電轉(zhuǎn)速傳感器的測量結(jié)果

23、，哪個的精度更好？為什么？c) 在軸心軌跡測量中，什么狀態(tài)下軸心的位置是良好的，這時候的輸出波形是什么？2。 實驗內(nèi)容: 利用不同的傳感器對振動、轉(zhuǎn)速等物理量進行測量,并對比相同物理量用不同傳感器所得的測量結(jié)果.3注意事項:a） 軸心軌跡測量中,兩個傳感器探頭到主軸的距離應(yīng)調(diào)為約1。6mm，目的是使從前置器輸出的信號剛好為0（mV）。b） 光電轉(zhuǎn)速測試中,測量信號不好的情況下，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整光電傳感器的位置，傳感器探頭一般放置在被測物體前23cm，必要時可調(diào)節(jié)傳感器后部的敏感度電位器。六、實驗步驟第一步 搭建“檢測系統(tǒng)"硬件平臺1.關(guān)閉DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀電源,將選用的傳感器、

24、信號預(yù)處理模板等連接到采集儀的數(shù)據(jù)采集通道上.（禁止帶電從采集儀上插拔傳感器，否則會損壞采集儀和傳感器）2.開啟總電源、DRDAQ-USB型數(shù)據(jù)采集儀電源、直流電源以及將模塊電源選擇選擇在第一模塊上，如都顯示綠燈，進行下一步實驗。第二步 啟動相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與處理軟件,熟悉其軟件結(jié)構(gòu)、界面內(nèi)容和使用方法3.運行“DRVI”主程序，點擊DRVI快捷工具條上的”聯(lián)機注冊"圖標(biāo)，選擇其中的“DRVI采集儀主卡檢測（USB）”進行軟件注冊。4。點擊DRVI工具條上的“腳本樣例”圖標(biāo)，在菜單中選擇“轉(zhuǎn)子實驗臺服務(wù)器"。5.在實驗“菜單”欄選擇“速度傳感器振動測量實驗(服務(wù)器)”,得到軟

25、件測試環(huán)境。6. 啟動轉(zhuǎn)子實驗臺，調(diào)整到一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，點擊面板中的"開關(guān)"按鈕，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜，改變電機轉(zhuǎn)速,并分快、中、慢三種情況，記錄實驗結(jié)果。7。 在實驗“菜單”欄選擇“加速度傳感器振動測量實驗（服務(wù)器）”,得到軟件測試環(huán)境。8。 點擊面板中的”開關(guān)”按鈕，觀察和分析所得到振動信號的波形和頻譜,9. 分別點擊“原始信號”和“低通濾波”，觀察濾波前后振動信號波形和頻譜的變化情況,改變電機轉(zhuǎn)速，分快、中、慢三種情況，記錄實驗結(jié)果。10. 在實驗“菜單”欄選擇“光電傳感器轉(zhuǎn)速測量（服務(wù)器）”,得到軟件測試環(huán)境。11. 點擊面板中的"開關(guān)&q

26、uot;按鈕進行測量，觀察并記錄測量的轉(zhuǎn)速值，調(diào)整傳感器的位置,同時觀察檢測到的轉(zhuǎn)速波形和傳感器位置之間的關(guān)系，并分析由此帶來的測量誤差。 12。 在實驗“菜單"欄選擇“磁電傳感器轉(zhuǎn)速測量（服務(wù)器）”，得到軟件測試環(huán)境。13. 點擊面板中的"開關(guān)”按鈕進行測量，調(diào)整傳感器的位置，同時觀察檢測到的轉(zhuǎn)速波形，并改變電機轉(zhuǎn)速，分快、中、慢三種情況，記錄實驗結(jié)果.14. 在實驗“菜單"欄選擇“軸心軌跡測量（服務(wù)器）”,得到軟件測試環(huán)境。15. 調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速,觀察隨著轉(zhuǎn)速的變化，軸心軌跡曲線的變化情況，分析并記錄實驗結(jié)果。七、思考題1.常用的振動信號測量方式有那些？2.電渦

27、流傳感器有什么特性？可以用在那些特征量的檢測上?3.采用光電傳感器測量轉(zhuǎn)速的精度如何,怎樣保證測量的準(zhǔn)確性？4.轉(zhuǎn)速測量還可以采用其它那些傳感器進行？5。為什么要采用加速度傳感器來測量振動信號?八、實驗報告要求實驗報告除填寫“實驗?zāi)康摹蓖?在內(nèi)容欄應(yīng)主要包括如下幾部分：1.“實驗系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)”描述；（要求圖文并茂,包括各種傳感器應(yīng)用原理、電路圖、整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,并有對應(yīng)的文字說明.）2.“調(diào)試過程和實驗結(jié)果"記錄；（逐項記錄調(diào)試過程、結(jié)果分析）3?！皩嶒灁?shù)據(jù)處理分析”；（對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、整理，將實驗結(jié)果用圖表和文字進行分析,并給出結(jié)論.）4.“其他"可以提出該實驗存在的問題

28、、本人尚不明白的問題、建議和意見等。實驗三 測控電路綜合實驗一、 實驗?zāi)康?掌握虛擬示波器的組成、儀器操作方法,包括界面調(diào)整、參數(shù)設(shè)置等;2掌握包括儀表放大器（IA）在內(nèi)的測控電路的搭建及調(diào)試方法；3開放實驗室的綜合設(shè)計平臺，學(xué)生可以自行設(shè)計、組裝和集成各種信號檢測實驗系統(tǒng)，完成軟硬件調(diào)試.二、 實驗原理對于儀表放大器,主要要求其放大倍數(shù)可調(diào)，以便對不同大小的信號進行放大；其輸入阻抗要高,以便減少對信號源的影響；其共模抑制比要高，以便抑制線路上可能串入的共模干擾。下面介紹兩種高共模抑制比放大電路：1兩運放儀器放大器來自傳感器的信號通常都伴隨著很大的共模電壓(包括干擾電壓）。一般采用差動輸入集成

29、運算放大器來抑制它，但是必須要求外接電阻完全平衡對稱、運算放大器具有理想特性。否則放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對稱精度有關(guān)，又與運算放大器本身的共模抑制能力有關(guān)。一般運算放大器共模抑制比可達80 dB，而采用由幾個集成運算放大器組成的測量放大電路，共模抑制比可達100120dB.圖1所示是由兩個運算放大器組成共模抑制約100dB的差動放大電路，即兩運放儀表放大器。 圖1 兩運放儀器放大器由電路可得uo1=(1+)ui1， =所以 uo=（1+)ui3(1+）ui1 因輸入共模電壓uic=（ui1+ui2）/2，輸入差模電壓uid=ui3ui1,可將上式改寫為 uo=（1）uic+

30、(1+)uid為了獲得零共模增益，上式等號右邊第一項必須為零，可取 此時，電路的差動閉環(huán)增益為 Kd =1+這種電路采用了兩個同相輸入的運算放大器,因而具有極高的輸入阻抗。2三運放儀器放大器在自動控制和非電量系統(tǒng)中，常用各種傳感器將非電量（溫度、應(yīng)變、壓力等)的變化變換為電壓信號，而后輸入系統(tǒng)。但這種電信號的變化非常?。ㄒ话阒挥袔缀练綆资练?,所以要將電信號加以放大，有的甚至放大上千倍或上萬倍,因此都采用這種儀表放大電路（如圖2所示)。電路有兩級放大級，第一級由A1、A2組成,他們都是同相輸入,輸入電阻高,并且由于電路結(jié)構(gòu)對稱，可抑制零點漂移；第二級由A3組成差動放大電路，它具有很大的共模

31、抑制比、極高的輸入電阻，且其增益能在大范圍內(nèi)可調(diào)。如果R2=R3 、R4=R5 、R6=R7改變R1的電阻阻值,即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，而不影響電路的對稱性。圖2 三運放儀器放大電路由電路可得 由此可得 ， 于是，輸入級的輸出電壓，級運算放大器A1、A2輸出之差為 其差模增益 由此可得，當(dāng)A1、A2性能一致時,輸入級的差動輸出及其差模增益只與差模輸入電壓有關(guān)，而其共模輸出、失調(diào)及漂移均在R1兩端相互抵消，因此電路具有良好的共模抑制能力，又不要求外部電阻匹配。但為了消除A1、A2偏置電流等的影響，通常取R2=R3。第二級A3組成差分放大電路，外接電阻完全對稱。有 (R4=R5，R2=R3）電路的總電壓放大倍數(shù)為另外，這種電路還具有增益調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)R1可以改變增益而不影響電路對稱性。三運放儀器放大器抑制共模成分的能力取決于A3，因此,它的增益常設(shè)計為1，即取R4=R5=R6R7。而且，要求這四個電阻必須嚴(yán)格匹配，以保證電路嚴(yán)格對稱。三、 實驗儀器設(shè)備和器材1。 計算機 臺 2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺 1套 3。 測控電路實驗箱 1套4. F120型數(shù)字合成函數(shù)/任意波信號發(fā)生器/計數(shù)器 1套5。 USB數(shù)據(jù)采集儀 1臺四、 實驗要求1.預(yù)習(xí)要求:（1)復(fù)習(xí)教材中與