實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書正文

1、實(shí)驗(yàn)一 電阻式傳感器的單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。2、掌握電阻應(yīng)變式傳感器放大電路的調(diào)試方法。3、掌握單臂電橋電路的工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、電阻與霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板（調(diào)零電橋）、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，其關(guān)系為：R/ RK，R為電阻絲變化值，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長(zhǎng)度的相對(duì)變化量L/ L。通過測(cè)量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是上、下兩個(gè)懸臂梁，

2、四個(gè)電阻應(yīng)變片貼在梁的根部，可組成單臂、半橋與全橋電路，最大測(cè)量范圍為±3mm。1外殼 2電阻應(yīng)變片 3測(cè)桿 4等截面懸臂梁 5面板接線圖圖1-1 電阻應(yīng)變式傳感器3、電阻應(yīng)變式傳感的單臂電橋電路如圖1-2所示，圖中R1、R2、R3為固定，R為電阻應(yīng)變片，輸出電壓UOEK，E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù)。圖1-2 電阻式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電阻應(yīng)變式傳感器置于位移臺(tái)架上，調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處，將測(cè)微器測(cè)桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)桿磁鋼吸合，然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個(gè)懸梁處于水平狀態(tài)，兩個(gè)滾花螺母

3、固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實(shí)驗(yàn)箱（實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部已連接）面板上的±15V和地端，用導(dǎo)線接到差動(dòng)放大器上；將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕（實(shí)驗(yàn)臺(tái)為增益旋鈕）順時(shí)針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的正負(fù)輸入端短接，再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端；電壓量程切換開關(guān)撥至20V檔；接通電源開關(guān)，旋動(dòng)放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕，使電壓表指示向零趨近，然后切換到2V量程檔，旋動(dòng)調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零；此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線，R1、R2、R3（電阻傳感器部分固定電阻）與一個(gè)的應(yīng)變片構(gòu)成單臂電橋形式。5、調(diào)節(jié)平衡電

4、位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測(cè)微器使電壓表指示為零，此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測(cè)微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表 1-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表1-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、傳感器的輸入電壓能否從5V提高到10V？輸入電壓的大小取決于什么？3、分析電橋測(cè)量電阻式傳感器特性時(shí)存在非線性誤差的原因。實(shí)驗(yàn)二 電阻式傳感器的半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆瞻霕螂娐返墓ぷ髟砗托阅堋６?、?shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將兩個(gè)受力方向不同的應(yīng)變片電阻分

5、別接入電橋的兩個(gè)相鄰橋臂，組成半橋形式的測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度提高，非線性得到改善。實(shí)驗(yàn)電路圖見圖2-1，當(dāng)兩個(gè)應(yīng)變片的阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，半橋輸出電壓UO2EK四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)一的實(shí)驗(yàn)步驟1至3進(jìn)行操作。2、按圖2-1接線，將兩個(gè)受力方向相反的應(yīng)變片接入電橋中。圖2-1 電阻式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)電路3、調(diào)節(jié)電橋平衡電位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測(cè)微器使表頭指示為零，此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測(cè)微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表 2-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表2-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出

6、輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、進(jìn)行半橋測(cè)量時(shí)，接入的兩個(gè)應(yīng)變片電阻的受力方向?yàn)槭裁幢仨毾喾矗繉?shí)驗(yàn)三 電阻式傳感器的全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖珮螂娐返墓ぷ髟砗托阅?。二、?shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將四個(gè)應(yīng)變片電阻分別接入電橋的四個(gè)橋臂，兩相鄰的應(yīng)變片電阻的受力方向不同，組成全橋形式的測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度進(jìn)一步提高，非線性得到改善。實(shí)驗(yàn)電路圖見圖3-1，全橋的輸出電壓UO4EK四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)一的實(shí)驗(yàn)步驟1至3進(jìn)行操作。2、按圖3-1接線，將四個(gè)應(yīng)變片接入電橋中，注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。圖3-1 電阻式傳感器全橋?qū)嶒?yàn)電路3、

7、調(diào)節(jié)電橋平衡電位器RP，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測(cè)微器使表頭指示為零，此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測(cè)微器，每次0.4mm，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值UO記入下表中。表 3-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表3-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、全橋測(cè)量時(shí)，四個(gè)應(yīng)變片電阻是否必須全部一樣？實(shí)驗(yàn)四 電阻式傳感器的單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^半橋、全橋形式輸出時(shí)的靈敏度和非線性度。二、實(shí)驗(yàn)所用單元同實(shí)驗(yàn)一。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、按實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)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

8、進(jìn)行分析比較，注意實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三中的放大器增益必須相同。2、若要提高系統(tǒng)的靈敏度，除了采用不同的橋路形式外，還能采用什么措施？實(shí)驗(yàn)五 電阻式傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娮钁?yīng)變式傳感器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器、低通濾波器、連橋板、連接桿（螺絲）、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電阻式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電阻式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖5-1。圖5-1 電阻式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將電阻應(yīng)變式傳感器置于振動(dòng)臺(tái)邊的桌面上，將振動(dòng)連接桿與電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)桿上的

9、磁鋼吸合。2、按照?qǐng)D5-1接線，將四個(gè)應(yīng)變片接入電橋中，組成全橋形式，并將橋路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)六 電阻式傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn) *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握電阻應(yīng)變式傳感器的特性。2、了解電阻應(yīng)變式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于電阻式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電阻式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測(cè)量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)

10、臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)五的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出電阻式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表 6-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表6-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。2、若要增加電子秤裝置的量程，可以采取哪些措施？實(shí)驗(yàn)七 變面積式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解變面積式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握變面積式電容及二極管環(huán)形電橋的工作原理。3、

11、掌握變面積式電容傳感器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖7-1所示。電容的變化通過電容轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過差動(dòng)放大器放大后，用數(shù)字電壓表顯示出來。圖7-1 電容式傳感器實(shí)驗(yàn)電路框圖2、圖7-1中的電容轉(zhuǎn)換電路圖如圖7-2所示。圖中的信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生方波信號(hào)。電容轉(zhuǎn)換由二極管環(huán)形電橋完成，二極管環(huán)電橋工作原理如圖7-3所示。固定頻率的方波脈沖由A點(diǎn)輸入，在方波的上升沿，C0被充電，充電途徑是VD3C0；與此同時(shí)，Cx1也被充電，其充電途徑是C9VD5Cx1。在方波的下

12、降沿，C0和Cx1都放電，C0的放電途徑是C0VD4C9；Cx1的放電途徑是Cx1VD6。由于C9在一個(gè)周期內(nèi)的充電和放電平均電流分別為：IUfVPCx1和IDfVPC0，式中f是脈沖頻率，VP為方波峰值電壓，因此AB間的平均電流IIDIUfVP(C0-Cx1)。從該式中可以看出電容的變化與AB間的電路成正比。在圖7-2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2對(duì)高頻方波的阻抗很大，而直流電阻很小，與R6一起形成了A、B間的直流通路，使充放電流的直流分量得以通過。C10用作濾波。這樣在R6兩端就有與電容變化量成正比的直流電壓輸出。 圖7-2 電容轉(zhuǎn)換電路原理圖圖7-3 二極管環(huán)形電橋原理圖

13、四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電容式傳感器置于位移臺(tái)架上，調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處，再將測(cè)微器測(cè)桿與電容式傳感器動(dòng)極旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使電容式傳感器的動(dòng)極上表面與靜極上表面基本平齊，且靜極能上下輕松滑動(dòng)，這時(shí)將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)放大器調(diào)零（參見實(shí)驗(yàn)一）。3、按圖7-2接線，將可變電容Cx1與固定電容C0接到實(shí)驗(yàn)板上，位移臺(tái)架的接地孔與轉(zhuǎn)換電路板的地線相連。4、接通電源，調(diào)節(jié)測(cè)微器使輸出電壓UO接近零，然后上移或下移測(cè)微器1mm，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益，使輸出電壓的值為200400mV左右，再回調(diào)測(cè)微器，使輸出電壓為0mV，并以此為系統(tǒng)零

14、位，分別上旋和下旋測(cè)微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，將位移量X與對(duì)應(yīng)的輸出電壓UO記入下表中。表 7-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表7-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、本實(shí)驗(yàn)的靈敏度和線性度取決于哪些因素？實(shí)驗(yàn)八 差動(dòng)式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動(dòng)式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動(dòng)式電容傳感器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖8-1所示。與實(shí)驗(yàn)七不同之處在于接入電容轉(zhuǎn)換電路的兩個(gè)電容都為可變電容，當(dāng)電容傳感器

15、的動(dòng)極移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容的電容量都發(fā)生變化，但變化方向相反，這樣就構(gòu)成差動(dòng)式的電容傳感器。圖8-1 電容式傳感器實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)七的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意接入電路板的兩個(gè)電容為Cx1和Cx2。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表 8-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表8-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、試比較差動(dòng)式和變面積式兩種電容傳感器的優(yōu)劣。實(shí)驗(yàn)九 電容傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器、連橋板、連接桿（螺絲）、低通濾波器板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示

16、波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電容式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電容式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖9-1。圖9-1 電容式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將電容式傳感器置于振動(dòng)臺(tái)邊桌面上，將振動(dòng)連接桿與電容式傳感器的測(cè)桿適度旋緊。再將連橋板一端吸在振動(dòng)臺(tái)上方的磁鋼上，另一端用磁鋼與連接桿吸合，再調(diào)節(jié)連接桿與測(cè)桿使傳感器動(dòng)極與靜極基本平齊。2、按照?qǐng)D9-1接線，將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率及示波器的量程和差動(dòng)放大器的增益，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)十 電容傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn) *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

17、1、進(jìn)一步掌握電容式傳感器的特性。2、了解電容式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于電容式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電容式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測(cè)量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)七及實(shí)驗(yàn)八的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出電容式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)

18、所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表 10-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表6-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。實(shí)驗(yàn)十一 差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動(dòng)變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、差動(dòng)變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，當(dāng)鐵芯移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化使次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢(shì)增加，另一個(gè)則減

19、少，將兩個(gè)次級(jí)線圈反向串接，就可以引出差值輸出，其輸出電勢(shì)反映出鐵芯的位移量。2、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖如圖11-1所示。圖11-1 差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈(N2、N3)電壓分別經(jīng)UR1、UR2兩組橋式整流電路變換為直流電壓，然后相減，經(jīng)過差動(dòng)放大器放大后，由電壓表顯示出來。R1、R2為兩橋臂電阻，RP1為調(diào)零電位器，R3、R4、C1組成濾波電路，R5為負(fù)載電阻，采用這種差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘余電壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右，將測(cè)微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測(cè)微器的測(cè)桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)

20、節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)放大器調(diào)零（參見實(shí)驗(yàn)一）。3、按圖11-1將信號(hào)源的兩輸出端A、B接到傳感器的初級(jí)線圈N1上，傳感器次級(jí)線圈N2、N3分別接到轉(zhuǎn)換電路板的C、D與H、I上，并將F與L用導(dǎo)線連接，將差動(dòng)放大器與數(shù)字電壓表連接好。這樣構(gòu)成差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路。4、接通電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出幅度電位器RP1到較大位置，平衡電位器RP2處于中間位置，調(diào)節(jié)測(cè)微器使輸出電壓接近零，然后上移或下移測(cè)微器1mm，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益使輸出電壓的值為300mV左右，再回調(diào)測(cè)微器使輸出電壓為0mV。此為系統(tǒng)零位，分別上旋和下

21、旋測(cè)微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓UO記入下表。表 11-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表11-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、分析為什么采用差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘余電壓？實(shí)驗(yàn)十二 自感式差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解自感式差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握自感式差動(dòng)變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握自感式差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路自感式差動(dòng)變壓器電路圖如圖12-1所示。圖12-1 自

22、感式差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈(N2、N3)作為交流電橋的兩個(gè)橋臂，R1、R2為另外兩個(gè)橋臂，D1、D2、D3、D4組成相敏整流器，A、B之間輸入交流電壓，M、N之間輸出脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)R3、R4、C1濾波后輸出直流電壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按實(shí)驗(yàn)十一的步驟1和2進(jìn)行操作。2、按圖12-1將信號(hào)源的A端接至次級(jí)線圈N2、N3的中間連線點(diǎn)，B端接至L，N2上端接E點(diǎn)，N3下端接G點(diǎn)，B與L、J與M、K與N連接，差動(dòng)放大器與電壓表接線不變，這樣構(gòu)成自感式差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路。3、按實(shí)驗(yàn)十一的步驟4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表。表 12-1X(mm)0UO(mV)0五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表12

23、-1，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、比較差動(dòng)變壓器和自感式差動(dòng)變壓器的靈敏度和線性度。實(shí)驗(yàn)十三 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、位移臺(tái)架、測(cè)微器、頻率與轉(zhuǎn)速表、示波器。3、 實(shí)驗(yàn)原理及電路 1、差動(dòng)變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，在傳感器的初級(jí)線圈上接入高頻交流信號(hào)，當(dāng)初、次中間的鐵芯隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈之間的互感磁通量發(fā)生變化促使兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一個(gè)次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一個(gè)感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩次級(jí)線圈反向串接（同名端連接），就可以引出差值

24、輸出，其輸出電勢(shì)的大小反應(yīng)出被測(cè)體的移動(dòng)量。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右，將測(cè)微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測(cè)微器的測(cè)桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。 2、根據(jù)圖13-1接線，音頻振蕩器信號(hào)須從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率旋鈕，輸出頻率45KHz（可用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的頻率表來監(jiān)測(cè)）。調(diào)節(jié)幅度電位器旋鈕使輸出幅度為Vp-p=2V5V之間（可用示波器監(jiān)測(cè)），將差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈的同名端相連。注：判別初級(jí)線圈級(jí)次

25、級(jí)線圈同名端的方法如下：設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈，并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端，按圖13-1接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，分別觀察示波器中顯示的初、次級(jí)線圈波形，當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大，基本上能過零點(diǎn)，而且相位與初級(jí)線圈波形比較能同相和反相變化，說明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的，否則繼續(xù)改變連接再判別，直到正確為止。 圖13-1 差動(dòng)變壓器與雙線示波器連接示意圖3、 將測(cè)微器旋至15mm處，使示波器第二通道顯示的波形值Vp-p為最小，這時(shí)可以進(jìn)行位移性能實(shí)驗(yàn)，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，則另一方向?yàn)樨?fù)位移。從Vp-p最小處開始旋動(dòng)測(cè)微器，每隔0.2mm從示波器上讀出電壓Vp-p值并填入表

26、13-1中。再?gòu)腣p-p最小處反方向旋轉(zhuǎn)測(cè)微器，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。表 13-1X(mm)-15mm+Vp-p(mV)最小 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、實(shí)驗(yàn)過程中差動(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。根據(jù)表13-1畫出Vp-pX曲線（注X與X時(shí)的Vp-p相位），分析為±1mm、±3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。 2、差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓能徹底消除嗎？ 3、試分析差動(dòng)變壓器與一般變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)十四 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器的特性的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解初級(jí)線圈激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。2、 實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳

27、感器、音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、位移臺(tái)架、測(cè)微器、頻率與轉(zhuǎn)速表、示波器。3、 實(shí)驗(yàn)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：UO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初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)式可以看出，當(dāng)初級(jí)線圈激勵(lì)頻率太低時(shí)，若R 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與無關(guān)，當(dāng)然過高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右，將測(cè)微器裝入臺(tái)架上部的開口處，再將測(cè)微器的測(cè)桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母，

28、使可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動(dòng)，再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)變壓器接線參考實(shí)驗(yàn)13-1。3、選擇音頻信號(hào)輸出頻率為1KHz，幅度調(diào)節(jié)在25Vp-p內(nèi)，從Lv端輸出，移動(dòng)傳感器鐵芯至中間位置（即輸出信號(hào)最小的位置）。 4、 旋動(dòng)測(cè)微器，每隔0.2mm在示波器第二通道上讀取信號(hào)電壓的Vp-p值，填入下表14-1中。 5、保持輸入信號(hào)幅度不變，分別改變激勵(lì)頻率為3KHz、5KHz、7KHz、9KHz，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟4將結(jié)果填入下表14-1中。表14-113579五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、作出每一頻率是的Vp-pX曲線，并計(jì)算其靈敏度S。2、畫出靈敏度與不同激勵(lì)頻率的關(guān)系曲線。

29、 實(shí)驗(yàn)十五 差動(dòng)變壓器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn) *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、差動(dòng)放大器、低通濾波器、連橋板、連接桿（螺絲）、直流穩(wěn)壓電源、音頻與低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將電感式傳感器與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察電感式傳感器動(dòng)態(tài)特性，電路圖如圖15-1。圖15-1 差動(dòng)變壓器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)電路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將差動(dòng)變壓器置于振動(dòng)臺(tái)邊的桌面上，將振動(dòng)連接桿與差動(dòng)變壓器的鐵芯適度旋緊，再將連橋板一端吸在振動(dòng)臺(tái)上方的磁鋼上，另一端用磁鋼與連接桿吸合，再調(diào)節(jié)連接桿與測(cè)桿使傳感器可動(dòng)鐵芯上的刻線與傳感器相平，2、按照?qǐng)D15-1接線，

30、將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率及示波器的量程和差動(dòng)放大器增益，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)十六 差動(dòng)變壓器的電子秤實(shí)驗(yàn) *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握差動(dòng)變壓器的特性。2、了解差動(dòng)變壓器在稱重儀器中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動(dòng)臺(tái)、砝碼。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路由于差動(dòng)變壓器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使差動(dòng)變壓器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進(jìn)行質(zhì)量的測(cè)量。在本實(shí)驗(yàn)中可以利用振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)梁作為彈性部件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)十一以及實(shí)驗(yàn)

31、十二的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)電子秤實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。2、調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的零點(diǎn)與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實(shí)驗(yàn)裝置的零點(diǎn)與量程，注意確定量程時(shí)不要超出差動(dòng)變壓器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。表 16-1M(g)0UO(mV)0三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表16-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該電子秤裝置的精度。實(shí)驗(yàn)十七 光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握光電式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。3、掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表、數(shù)字

32、電壓表、 位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、光斷續(xù)器原理如圖17-1所示，一個(gè)開口的光耦合器，當(dāng)開口處被遮住時(shí)，光敏三極管接收不到發(fā)光二極管的光信號(hào)，輸出電壓為0，否則有電壓輸出。 圖17-1 光斷續(xù)器示意圖 圖17-2 測(cè)速裝置示意圖2、圖17-2為測(cè)速裝置示意圖，其中微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤在兩個(gè)成90度的光繼續(xù)器的開口中轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤上一半為黑色，另一半透明，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)光繼續(xù)器將輸出不同相位的方波信號(hào)，這兩個(gè)方波信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路中的四個(gè)運(yùn)放器，可輸出相位差分別為0°、90°、180°、270°的方波信號(hào)，它們的頻率都是相同的，其中任意一個(gè)方波信號(hào)均可輸出至頻

33、率表顯示頻率。原理如圖17-3所示。3、微型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，電路圖如圖17-4所示，調(diào)節(jié)電位器RP可輸出012V的直流電壓。圖17-3 光電傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖圖17-4 電機(jī)調(diào)速電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將光電式傳感器置于位移臺(tái)架上，將傳感器上的A、B點(diǎn)與轉(zhuǎn)換電路板上的A、B點(diǎn)相連；轉(zhuǎn)換電路板上的012V輸出接到傳感器上；轉(zhuǎn)換電路的A、B與0°、90°、180°、270°輸出均可接至頻率與轉(zhuǎn)速表。2、接通電源，調(diào)節(jié)電位器RP使輸出電壓從最小逐漸增加到最大，觀察數(shù)字電壓表上顯示的電壓以及頻率表上顯示的頻率的變化情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告怎樣根據(jù)顯示的頻

34、率換算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？實(shí)驗(yàn)十八 光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庑D(zhuǎn)方向的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表、位移臺(tái)架、雙蹤示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路光電式傳感器經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路后可輸出相位差分別為0°、90°、180°、270°的方波信號(hào)，如果電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向改變，這四個(gè)方波信號(hào)之間的相位關(guān)系也隨之改變，可以根據(jù)相位關(guān)系判斷電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照實(shí)驗(yàn)十七的步驟連接好實(shí)驗(yàn)電路。2、接通電源，調(diào)節(jié)電位器RP使電動(dòng)機(jī)在一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。3、將雙蹤示波器Y1探頭接0°

35、;輸出端，Y2探頭依次接90°、180°、270°輸出端，觀察波形之間的相位關(guān)系，并記錄波形。4、改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓的方向，重復(fù)步驟3，并記錄波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、畫出從示波器上觀察到的八組波形，比較電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不同時(shí)，各方波之間的相差關(guān)系。2、為什么開關(guān)型光電傳感器多采用紅外線形式？實(shí)驗(yàn)十九 接近式霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握開關(guān)型集成霍爾傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。2、了解利用開關(guān)型集成霍爾傳感器制作接近開關(guān)的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、霍爾電路配套磁鋼和鐵片（實(shí)驗(yàn)二十二中的渦流載體）、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原

36、理及電路1、實(shí)驗(yàn)電路如圖19-1所示。電路主要由三部分組成，第一部分是霍爾集成電路，第二部分是觸發(fā)器，第三部分是兩個(gè)非門。當(dāng)發(fā)光二極管亮?xí)r，表示有輸出信號(hào)。圖19-1 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖2、對(duì)于普通的霍爾接近開關(guān)，當(dāng)磁體靠近時(shí)輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，磁體離開后狀態(tài)立即復(fù)原。而對(duì)于鎖存開關(guān)，因?yàn)樵黾恿藬?shù)據(jù)鎖存器，輸出狀態(tài)可以保持，直到有復(fù)位信號(hào)或磁體再次觸發(fā)接近開關(guān)，開關(guān)的狀態(tài)才會(huì)恢復(fù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D19-1接線。2、普通接近開關(guān)實(shí)驗(yàn)(1) 將S1斷開，霍爾集成電路、R1與VD1構(gòu)成普通接近開關(guān)，用磁鋼的S極接近霍爾集成電路的有字面，VD1亮，磁鋼遠(yuǎn)離有字面，VD1滅。如果用磁鋼的N極去觸發(fā)霍爾

37、集成電路，VD1不亮，說明霍爾集成電路要求磁路系統(tǒng)有方向性。(2) 將磁鋼吸附于裝在測(cè)微器測(cè)桿頂端的鐵片上，S面向下，正對(duì)霍爾集成電路。下旋測(cè)微器，使磁鋼慢慢接近霍爾電路，當(dāng)VD1亮?xí)r，讀出測(cè)微器數(shù)值X和輸出電壓UO，填入下表中；然后再上旋測(cè)微器，使磁鋼慢慢遠(yuǎn)離霍爾電路，直到VD1滅，再讀出此時(shí)的X和UO，填入下表中，共測(cè)5組，分析傳感器的復(fù)現(xiàn)性。表 19-1VD1亮滅亮滅亮滅亮滅亮滅X(mm)UO(V)3、鎖存式接近開關(guān)實(shí)驗(yàn)將S1接通，S2斷開（S2用于提供復(fù)位信號(hào)），整個(gè)系統(tǒng)即構(gòu)成鎖存開關(guān)。先將S2接通，再斷開，使觸發(fā)器復(fù)位，用磁鋼接近霍爾電路，觀察VD1和VD2的亮滅情況，再使磁鋼離開霍

38、爾電路，觀察VD1和VD2的亮滅情況，了解鎖存開關(guān)是怎樣鎖住狀態(tài)的。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、對(duì)于霍爾集成電路，是磁鋼接近時(shí)觸發(fā)還是遠(yuǎn)離時(shí)觸發(fā)？2、根據(jù)表19-1中的一組數(shù)據(jù)，畫出霍爾集成電路的輸入/輸出特性曲線，并說明這種曲線表示了開關(guān)型霍爾傳感器的什么特性，該特性具有什么優(yōu)點(diǎn)？3、鎖存開關(guān)與普通接近開關(guān)相比有什么優(yōu)缺點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)二十 霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾_關(guān)型霍爾傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、轉(zhuǎn)速傳感器中、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、光纖位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、頻率與轉(zhuǎn)速表。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用開關(guān)型霍爾傳感器探頭對(duì)旋轉(zhuǎn)體磁極的

39、明顯變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測(cè)量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將霍爾傳感器探頭裝于傳感器支架上，將轉(zhuǎn)速傳感器放入光纖位移臺(tái)架的圓孔中，使探頭對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)盤磁極。2、霍爾傳感器探頭的紅線接面板上的+5V電源，藍(lán)線接頻率與轉(zhuǎn)速表輸入端，黑線接地。3、將頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二十一 霍爾傳感器的振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾_關(guān)型霍爾傳感器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元霍爾傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將霍爾傳感器探頭與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)

40、的帶動(dòng)下，可以觀察霍爾傳感器動(dòng)態(tài)特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將霍爾傳感器探頭裝在振動(dòng)臺(tái)連橋板上。霍爾傳感器探頭在磁電傳感器磁鋼的上方3-5mm左右。2、霍爾傳感器探頭的紅線接面板上的+5V電源，藍(lán)線接示波器輸入端，黑線接地。3、按照?qǐng)D19-1接線，注意將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。4、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)二十二 渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握渦流式傳感器的工作原理及性能。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流式傳感器和鐵片、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字

41、電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路通過高頻電流的線圈產(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，引起線圈的電感發(fā)生變化。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。實(shí)驗(yàn)電路如圖22-1所示，采用電容式三點(diǎn)式振蕩器，用于產(chǎn)生高頻電流，電流的大小與電感L2（即渦流感應(yīng)頭中的線圈）的大小有關(guān)，濾波后輸出直流信號(hào)。圖22-1 渦流式傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將渦流式傳感器裝在位移臺(tái)架上，并與轉(zhuǎn)換電路板相連。2、將測(cè)微器測(cè)桿與鐵片連接在一起。3、接通電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)測(cè)微器的高度，使鐵片與渦流感應(yīng)頭剛剛接觸，記下此時(shí)測(cè)微器讀數(shù)和輸出電壓，并從此點(diǎn)開始向上移動(dòng)鐵片，將位移量

42、X與輸出電壓UO記入下表中。建議每隔0.2mm讀一次數(shù)值，共讀取20組數(shù)據(jù)。表 22-1X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表22-1的數(shù)據(jù)，畫出渦流式傳感器的輸入/輸出特性曲線，并求出擬合曲線的方程。2、渦流式傳感器的量程與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)二十三 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)渦流傳感器特性的影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠煌谋粶y(cè)體材料對(duì)渦流式傳感器特性的影響。二、實(shí)驗(yàn)所用單元與實(shí)驗(yàn)二十相同，另加銅和鋁的被測(cè)體小圓盤。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)二十二相同，只是分別用銅圓盤和鋁圓盤代替實(shí)驗(yàn)二十二中

43、的鐵圓盤，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記入表23-1和表23-2中。表 23-1 被測(cè)體為銅圓盤時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)表 23-2 被測(cè)體為鋁圓盤時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)UO(V)X(mm)UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表23-1和表23-2的數(shù)據(jù)，分別畫出特性曲線，并與實(shí)驗(yàn)二十的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一起進(jìn)行比較。2、如果被測(cè)體為非金屬，如何進(jìn)行位移的測(cè)量？實(shí)驗(yàn)二十四 渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁u流式傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流傳感器探頭、轉(zhuǎn)速傳感器、電機(jī)調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、差動(dòng)放大器、位移臺(tái)架、直流穩(wěn)壓電源、轉(zhuǎn)速與頻率表

44、。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路利用渦流式傳感器探頭對(duì)旋轉(zhuǎn)體材質(zhì)的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)電路處理即可測(cè)量轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好光纖位移臺(tái)架，將渦流傳感器探頭裝于傳感器支架上，將電機(jī)放入位移臺(tái)架的圓孔中，使探頭對(duì)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤磁極。2、將渦流傳感器探頭的兩根輸出信號(hào)線接至差動(dòng)放大器的輸入端，差動(dòng)放大器的輸出接至頻率與轉(zhuǎn)速表的輸入端。3、將頻率與轉(zhuǎn)速表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二十五 渦流式傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所用單元渦流式傳感器探頭、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動(dòng)臺(tái)、示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路將

45、渦流式傳感器探頭與振動(dòng)臺(tái)相連，在振動(dòng)臺(tái)的帶動(dòng)下，可以觀察渦流式傳感器動(dòng)態(tài)特性。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好振動(dòng)臺(tái)，將渦流式傳感器裝于振動(dòng)臺(tái)連橋板上，將渦流式傳感器探頭置于振動(dòng)梁上方3-5mm左右。2、按照?qǐng)D22-1接線，注意將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動(dòng)臺(tái)小板上的振蕩線圈。3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。實(shí)驗(yàn)二十六 溫度傳感器及溫度控制實(shí)驗(yàn)(AD590)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉半導(dǎo)體型溫度傳感器AD590的基本性能。2、應(yīng)用AD590實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)和簡(jiǎn)單控制。二、實(shí)驗(yàn)所用單元溫度傳感器、溫度傳感器轉(zhuǎn)換電路板、溫度控制電路板、玻璃管水銀溫度計(jì)

46、、直流穩(wěn)壓電源、低壓交流電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、溫度傳感器電路如圖26-1所示。AD590能把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c絕對(duì)溫度值成正比的電流信號(hào)I0，比例因子為1A/K。通過運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電流運(yùn)算，在運(yùn)算放大器輸出端得到與溫度成線性關(guān)系的電壓UO。通過調(diào)節(jié)電位器RP1和RP2，可以使UO在被測(cè)溫度范圍內(nèi)具有合適數(shù)值。例如被測(cè)溫度范圍為0100，則可在0時(shí)，調(diào)節(jié)RP1使UO為0V；在100時(shí)，調(diào)節(jié)RP2使UO為5V，這樣被測(cè)溫度每變化1對(duì)應(yīng)UO變化50mV。圖26-1 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖在本實(shí)驗(yàn)中，由于0和100這兩個(gè)溫度不便得到，因此溫度/電壓的標(biāo)定采用理論值推算的方法。在

47、0下AD590的電流理論值為273.2A，要使輸出電壓UO為0V，則I0與I1相等：，那么100下AD590的電流理論值為373.2A，此時(shí)要使UO為5V，則：，那么2、如果將轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓連接到加熱及溫度控制電路中（圖26-2）的電壓比較器，通過繼電器控制保溫盒電熱元件的通電或斷電，這樣根據(jù)電壓比較器調(diào)溫端的基準(zhǔn)電壓大小，就能使保溫盒內(nèi)的溫度保持在某一數(shù)值范圍內(nèi)。圖26-2 加熱及溫度控制電路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架，將溫度傳感器置于位移臺(tái)架上，將水銀溫度計(jì)插入溫度傳感器上方的小孔內(nèi)，輕靠在溫度傳感器上。2、在此實(shí)驗(yàn)中，我們用輸出電壓UO反映實(shí)測(cè)溫度，用溫度計(jì)作為校核標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上

48、述理論推算方法，在溫度傳感器轉(zhuǎn)換電路板上，調(diào)整好RP1和RP2的阻值。3、按照?qǐng)D26-1和圖26-2接線，將實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）面板、轉(zhuǎn)換電路板和溫度傳感器小板上的有關(guān)點(diǎn)相連，另外連接E點(diǎn)和Q點(diǎn)，將面板上數(shù)字電壓表置于20V檔，轉(zhuǎn)換電路板上K2打在B2（低溫）側(cè)。4、接通電源（加熱電源開關(guān)K1斷開），經(jīng)過幾分鐘，等待電路工作穩(wěn)定，此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所測(cè)量的溫度為室溫t。細(xì)調(diào)RP1使輸出電壓UO與室溫相對(duì)應(yīng)，其數(shù)值的關(guān)系為。5、調(diào)節(jié)電位器RP4，使溫度給定電壓為2V，即表示設(shè)定溫度為40，接通加熱電源開關(guān)，觀察升溫過程。在升溫過程中，由于溫度計(jì)的熱慣性比AD590小，因此溫度計(jì)指示值要慢于UO的變化。此時(shí)轉(zhuǎn)換

49、電路板上的紅色指示燈VD1滅，繼電器J斷開，傳感器小板上的綠色指示燈亮，表示處于加熱過程。當(dāng)UO達(dá)到2V時(shí)，繼電器J吸合，斷開加熱電源，但溫度仍會(huì)繼續(xù)稍有上升，然后下降。當(dāng)UO降到2V左右時(shí)，繼電器J斷開，接通加熱電源，溫度仍會(huì)繼續(xù)稍有下降，然后上升。經(jīng)過幾次這樣的循環(huán)，溫度變化范圍會(huì)穩(wěn)定下來。如果溫度計(jì)的平均指示值小于40，應(yīng)適當(dāng)減小RP2的阻值，反之則要增加。調(diào)整RP2，使溫度計(jì)的平均指示值盡量接近40。6、調(diào)節(jié)RP4，使給定電壓為2.5V，設(shè)定溫度為50，重復(fù)上一步驟。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所采用的調(diào)節(jié)方法：先調(diào)節(jié)室溫下的RP1，再調(diào)節(jié)40下的RP2，如果不考慮其它因素，這種方法是否

50、是最合適的？為什么？2、說明本實(shí)驗(yàn)中的溫度控制原理，這種控制方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)二十七 K型熱電偶的溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釱型熱電偶的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)所用單元加熱室、K型熱電偶（溫度控制用）、K型熱電偶（測(cè)量用）、溫度控制單位、熱電偶、熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理及電路當(dāng)兩種不同的金屬組成回路，如二個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這就是熱電效應(yīng)。溫度高的接點(diǎn)稱為工作端，置于被測(cè)溫度場(chǎng)，溫度低的接點(diǎn)稱為冷端（或自由端），冷端的溫度為恒溫，一般為室溫或補(bǔ)償后的0或25。熱電偶實(shí)驗(yàn)原理圖如圖27-1所示。K型熱電偶接至差動(dòng)放大器的輸入端，經(jīng)放大后

51、輸出電壓由數(shù)字電壓表顯示。圖27-1 K型熱電偶溫度控制實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、仔細(xì)閱讀附錄中的“溫度控制儀表操作說明”，學(xué)會(huì)基本參數(shù)設(shè)定。2、將溫度控制用的熱電偶插入加熱室的一個(gè)傳感器安置孔中，熱電偶自由端引線插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板中的標(biāo)準(zhǔn)值輸入端，紅線為正極。3、將加熱源16V輸出的兩根電源線與加熱室面板上的輸入相連。4、將轉(zhuǎn)換電路板E、G兩端短接并接地，接通電源，調(diào)節(jié)RP3使OUT2為零，然后斷開E、G之間的短接線。5、按照?qǐng)D27-1進(jìn)行接線，測(cè)量用的K型熱電偶放入加熱室的另一個(gè)插孔中，兩根引出線接至電路板上E、G兩端，注意引出線帶紅色套管或紅色線的為正極，接至E端，黑色線接至G端。6、設(shè)定溫度控制儀的給定值為50，接通加熱開關(guān)，等待溫度穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)字電壓表指示值為K型熱電偶50下分度值的100倍，以便讀數(shù)（K型熱電偶50時(shí)的分度值為2.022mV），重新設(shè)定溫度給定值為52，等待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄下數(shù)字電壓表讀數(shù)，重復(fù)進(jìn)行以上步驟，溫度給定值每次增加2，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入下表中。表 27-1t()UO2(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)表27-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出K型熱電偶的特性曲線，并計(jì)算K型熱電偶的非線性誤差。實(shí)驗(yàn)二十八 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn) *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄犭娕祭洌ㄗ杂桑┒藴囟妊a(bǔ)償?shù)脑砼c方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元熱電偶與熱電阻傳感器轉(zhuǎn)換板、加熱室、K型熱