使 用 說 明長春理工大學(xué)

1、 傳感與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書主編： 王勁松 張暉 程曉微長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院目 錄CSY10B型1實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)二 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較3實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償7實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用位移測(cè)量8實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量9實(shí)驗(yàn)七 電容式傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)八 霍爾式傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)11實(shí)驗(yàn)九光纖傳感器實(shí)驗(yàn)129-1 位移測(cè)量和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)129-2 光纖傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量13實(shí)驗(yàn)十 衍射光柵柵距的測(cè)定14實(shí)驗(yàn)十一 光柵位移測(cè)量15實(shí)驗(yàn)十二熱敏電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)十三熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)17CSY2001B型、CSY-20

2、00C型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀18實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)18實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較20實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)23實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償25實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用位移測(cè)量26實(shí)驗(yàn)六 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)27實(shí)驗(yàn)七、電容式傳感器的位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)30實(shí)驗(yàn)八 霍爾式傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)32實(shí)驗(yàn)九 光纖傳感器實(shí)驗(yàn)339-1 位移和振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)339-2 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)34附表：36CSY10B型實(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)康兀? 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。2 了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)。3 掌握單臂電橋工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)原

3、理：本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(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

4、。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源（4V檔）、直流電位器、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、雙孔懸臂梁、稱重砝碼（每個(gè)重20g）、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1調(diào)零。開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針方向旋到底），“、”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對(duì)地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。拔掉短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。4V RR24V R3 R1WDV圖 （1）2按圖（1）將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。

5、橋路中R1、R2、R3、和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵(lì)電源為4V。3確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。4調(diào)整電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。5向托盤中放置砝碼，每放置一個(gè)砝碼，記錄一次差動(dòng)放大器輸出電壓值，直到10個(gè)砝碼（200g）加完為止，然后逐個(gè)取下砝碼，每取下一個(gè)，記錄一次輸出電壓值，直到托盤上的砝碼個(gè)數(shù)為零，按下表格式記錄數(shù)據(jù)。重量W（g）020406080100120140160180200電壓V（V）重量W（g）200180160140120100806040200電壓V（V）6重復(fù)4、5步驟，再記錄兩組

6、數(shù)據(jù)。根據(jù)表中所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度Ku，KuVW，計(jì)算線性誤差：，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，yF*S 滿量程輸出平均值，此處為200g時(shí)的輸出電壓值，在坐標(biāo)圖上做出VW關(guān)系曲線。五、思考題：1如何驗(yàn)證橋路的重復(fù)性和遲滯特性？結(jié)合上面的VW關(guān)系曲線計(jì)算重復(fù)性誤差和遲滯誤差？2單臂電橋時(shí)，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。六、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，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3穩(wěn)壓電

7、源不要對(duì)地短路。實(shí)驗(yàn)二 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋、全橋與單臂電橋的不同性能，了解其各自特點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)原理：已知單臂、半橋和全橋電路的R分別為R/R、2RR、4RR。根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓近似等于1/4ER，電橋靈敏度KuVRR，于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件直流穩(wěn)壓電源（4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、雙孔懸臂梁、稱重砝碼、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1在完成實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，不變動(dòng)差動(dòng)放大器增益和調(diào)零電位器，依次將圖

8、（1）中電橋固定電阻R1、R2、R3換成箔式應(yīng)變片，分別接成半橋和全橋測(cè)試系統(tǒng)。2確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。3調(diào)整電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。4向托盤中放置砝碼，每放置一個(gè)砝碼，記錄一次差動(dòng)放大器輸出電壓值，直到10個(gè)砝碼（200g）加完為止，按下表格式記錄數(shù)據(jù)。重量W（g）020406080100120140160180200電壓V（V）2重復(fù)34步驟，測(cè)出半橋和全橋輸出電壓并列表，計(jì)算靈敏度。3在同一坐標(biāo)上描出三種橋路的VX曲線，結(jié)合實(shí)驗(yàn)一比較三種橋路的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。五、注意事項(xiàng)： 1應(yīng)變片接入電橋時(shí)注意其受力方向，一定要接成差動(dòng)形式。2直流激勵(lì)電壓不能

9、過大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。六、思考題：1如果電橋的相對(duì)臂R2=R1，R3=R，而R1R3，R2R，能否構(gòu)成一個(gè)全橋？2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3橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線形誤差，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)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正的零。4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，如下圖所示，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？圖 （2）實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)及原理，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差動(dòng)變壓器的基本特性。二、實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器由

10、銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成。初級(jí)線圈做為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。差動(dòng)變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見圖（3）R1LK1R3R2LoLoMaMbLv 5KHZ 示波器第一通道 第二通道圖（3） 圖（4）三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、直流電位器、音頻振蕩器、測(cè)微頭、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1按圖（4）接線，差動(dòng)變壓器初級(jí)線圈必須從音頻振蕩器LV端功率輸出，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/格，第二通道10mv格。2音頻振蕩器輸出頻率5KHZ，輸出值VPP 2V。3用手提

11、壓變壓器磁芯，觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn)，如不能則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)差動(dòng)變壓器銜鐵在線圈中移動(dòng)，從示波器中讀出次級(jí)輸出電壓VPP值，讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。5仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使次級(jí)線圈的輸出波形至不能再小，這就是零點(diǎn)殘余電壓?？梢钥闯鏊c輸入電壓的相位差約為2，是基頻分量。6根據(jù)表格所列結(jié)果，畫出Vop-pX曲線，指出線性工作范圍。位移mm電壓V 五、思考題：1用差動(dòng)放大器測(cè)量較高頻率的振幅，如頻率為1KHZ的振動(dòng)幅值，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)頻率的上限受什么限制？2試分析差動(dòng)變壓器與普通的電源變壓器有何異同？六、注意事項(xiàng)： 示波器第二通道為

12、懸浮工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河捎诹銡堧妷旱拇嬖跁?huì)造成差動(dòng)變壓器零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)，如此電壓經(jīng)過放大器還會(huì)使放大器未級(jí)趨向飽和，影響電路正常工作，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償?shù)窒?。二、?shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含兩種波形成份： 1基波分量。這是由于差動(dòng)變壓器二個(gè)次級(jí)繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數(shù)（M、L、R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通不同相。2高次諧波。主要是由導(dǎo)磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)生了非正弦波（主要是三次諧波）磁通，從而在二次

13、繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢(shì)。減少零殘電壓的辦法有：（1）從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)稱。（2）采用相敏檢波電路。（3）選用補(bǔ)償電路。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、示波器、差動(dòng)放大器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1根據(jù)圖（5）接線。示波器第一通道500mv/格，第二通道1V格，差動(dòng)放大器增益100倍，音頻LV端輸出VPP值2V。10KHZ第一通道WD WAV-2VR圖（5）2調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小，調(diào)整電橋網(wǎng)絡(luò)，使輸出更趨減小。如果補(bǔ)償效果不好則可在電橋交流插口另并聯(lián)一個(gè)數(shù)f的電容。3提高示波器第二通道靈敏度，將零殘電壓波形與激勵(lì)電壓波形比較

14、。五、注意事項(xiàng)： 由于補(bǔ)償線路要求差動(dòng)變壓器輸出必須懸浮，所以需用差動(dòng)放大器將次級(jí)的雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出，以便示波器觀察。實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用位移測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變器位移測(cè)量系統(tǒng)的組成以及差動(dòng)變壓器的標(biāo)定方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測(cè)微頭。差放 移相器V1 2 相敏 低通 電壓表音頻振蕩器 WALV WDR+圖（6）三、實(shí)驗(yàn)步驟： 1按圖（6）接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻振蕩器LV端輸出5KHZ，VP-P值2V。2調(diào)節(jié)電橋WD、WA電位器，調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵改變其在線圈中的位置，使系統(tǒng)輸出

15、為零。3旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中上、下有一個(gè)較大的位移，用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負(fù)對(duì)稱(如有削波現(xiàn)象則應(yīng)減小差動(dòng)放大器增益)。如不對(duì)稱則需反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋、移相器，做到正負(fù)輸出對(duì)稱。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)銜鐵向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm）記錄一電壓值并填入表格。位移mm00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0電壓V位移mm0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0電壓V四、注意事項(xiàng)：系統(tǒng)標(biāo)定需調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，正確的調(diào)節(jié)方法是：在步驟1、2之后用手將銜鐵壓至線圈最底部，調(diào)節(jié)移相器，用示波

16、器兩個(gè)通道觀察相敏檢波器、端口，當(dāng)兩端口波形正好為同相或反相時(shí)恢復(fù)銜鐵位置，這樣才能做到系統(tǒng)輸出靈敏度最高并正負(fù)對(duì)稱。實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)變壓器的應(yīng)用振動(dòng)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解差動(dòng)變壓器的測(cè)量振動(dòng)的方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1 按圖（5）接線，調(diào)節(jié)好系統(tǒng)各部分。 2低頻振蕩器接入“激振I”，使振動(dòng)圓盤保持適當(dāng)振幅。 3維持低頻振蕩器輸出幅度不變，用示波器觀察低通濾波器的輸出，電壓頻率表2KHZ檔接低頻輸出端，改變振蕩頻率從5HZ30HZ，讀出Vop-p值，填入下表：f(HZ)567891011121

17、31415182030Vop-p 4根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出振動(dòng)臺(tái)的振幅頻率特性曲線，指出自振頻率。四、思考題：1如果用直流電壓表來讀數(shù)，需增加那些測(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？五、注意事項(xiàng)： 1儀器中兩副懸臂梁的固有頻率因尺寸不同而不同。2銜鐵位置可松開支架上小螺絲稍做上、下調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)七 電容式傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针娙菔絺鞲衅鞯墓ぷ髟砗臀灰茰y(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理電容式傳感器有多種形式，本儀器中是差動(dòng)平行變面積式。傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、下改變位置，與兩組靜片之間的相對(duì)面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成

18、為差動(dòng)電容。如將上層定片與動(dòng)片形成的電容定為CX1，下層定片與動(dòng)片形成的電容定為CX2，當(dāng)將CX1和CX2接入雙T型橋路作為相鄰兩臂時(shí)，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件CX2電容變換器 低 通 差放 電壓表CX1電容傳感器、電容變換器、差動(dòng)放大器、低通濾波器、低頻振蕩器、測(cè)微頭。圖（7）四、實(shí)驗(yàn)步驟 1按圖（7）接線，電容變換器和差動(dòng)放大器的增益適度。2裝上測(cè)微頭，帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)位移，使電容動(dòng)片位于兩靜片中，此時(shí)差動(dòng)放大器輸出應(yīng)為零。3以此為起點(diǎn)，向上和向下位移電容動(dòng)片，每次0.5mm，直至動(dòng)片與一組靜片全部重合為止。記錄數(shù)據(jù)，并作出VX曲線，求得靈敏度。X

19、(mm)-1.5-1.0-0.500.51.01.5V(v)4低頻振蕩器輸出接“激振I”端，移開測(cè)微頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)頻率和振幅，使差放輸出波形較大但不失真，用示波器觀察波形。五、思考題：試設(shè)計(jì)利用e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)考慮那些因素？六、注意事項(xiàng) 1電容動(dòng)片與兩定片之間的片間距離須相等，必要時(shí)可稍做調(diào)整。位移和振動(dòng)時(shí)均應(yīng)避免擦片現(xiàn)象，否則會(huì)造成輸出信號(hào)突變。2如果差動(dòng)放大器輸出端用示波器觀察到波形中有雜波，請(qǐng)將電容變換器增益進(jìn)一步減小。3.由于懸臂梁彈性恢復(fù)的滯后，進(jìn)行反相采集時(shí)測(cè)微儀雖然回到起始位置，但系統(tǒng)輸出電壓可能并不回到零，此時(shí)可反向位移懸臂梁使輸出電壓

20、過零后再回起始位置，待系統(tǒng)輸出為零后進(jìn)行反方向的采集。實(shí)驗(yàn)八 霍爾式傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理，學(xué)會(huì)用霍爾傳感器做靜態(tài)位移測(cè)試。二、實(shí)驗(yàn)原理：霍爾式傳感器是由工作在兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場(chǎng)和位于磁場(chǎng)中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時(shí)，霍爾元件就有電勢(shì)輸出?；魻栐谔荻却艌?chǎng)中上、下移動(dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢(shì)V取決于其在磁場(chǎng)中的位移量X，所以測(cè)得霍爾電勢(shì)的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。三、實(shí)驗(yàn)所需部件： 直流穩(wěn)壓電源、電橋、霍爾傳感器、差動(dòng)放大器、電壓表、測(cè)微頭。WDR2V差放 電壓表圖（8）四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1按圖（8）接線，裝上測(cè)微頭，調(diào)節(jié)振動(dòng)圓盤

21、上、下位置，使霍爾元件位于梯度磁場(chǎng)中間位置。差動(dòng)放大器增益適度。開啟電源，調(diào)節(jié)電橋WD，使差放輸出為零。上、下移動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，使差放正負(fù)電壓輸出對(duì)稱。 2上、下移動(dòng)測(cè)微頭各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值。并記入下表，作出VX曲線，求出靈敏度及線性。X(mm)-3.5-1.5-1.0-0.500.51.01.53.5V(v)五、思考題：霍爾元件的兩對(duì)電極可不可以互換使用，即激勵(lì)電極作輸出，而霍爾電極作激勵(lì)電源的輸入？為什么？六、注意事項(xiàng)： 直流激勵(lì)電壓須嚴(yán)格限定在2V，絕對(duì)不能任意加大，以免損壞霍爾元件。實(shí)驗(yàn)九光纖傳感器實(shí)驗(yàn)9-1 位移測(cè)量和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工

22、作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)原理： 反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（9）所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，在傳感系統(tǒng)中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖只起傳輸信號(hào)的作用。當(dāng)光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經(jīng)光源光纖照射至反射體，被反射的光經(jīng)接收光纖至光電轉(zhuǎn)換器，光電元件將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其輸出的光強(qiáng)決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)而得到位置量。輸出電壓（V）位移0 1 2 3 4 5 6 7mm光源光纖接收光纖X反射體X圖（9）反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線三、實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電轉(zhuǎn)換器、光電變換器、低頻振蕩器、示波器、電壓表、支架、

23、反射片、測(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1觀察光纖結(jié)構(gòu)：本儀器中光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根光導(dǎo)纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。 2將原裝在電渦流線圈支架上的電渦流線圈取下，裝上光纖探頭，探頭對(duì)準(zhǔn)鍍鉻反射片（即電渦流片）。 3振動(dòng)臺(tái)上裝上測(cè)微頭，開啟電源，光電變換器Vo端接電壓表。旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)，使光纖探頭端面緊貼反射鏡面（必要時(shí)可稍許調(diào)整探頭角度），此時(shí)Vo輸出為最小。然后旋動(dòng)測(cè)微頭，使反射鏡面離開探頭，每隔0.25mm取一Vo電壓值填入下表，直到測(cè)量數(shù)據(jù)沒有大的變化為止，作出VX曲線。X00.250.50.751.01.251.51.752.02.252.52.753.03.

24、253.53.75V得出輸出電壓特性曲線如圖(9)所示，分前坡和后坡，通常測(cè)量是采用線性較好的前坡。4振動(dòng)實(shí)驗(yàn)：將測(cè)微頭移開，振動(dòng)臺(tái)處于自由狀態(tài)，根據(jù)VX曲線選取前坡中點(diǎn)位置裝好光纖探頭。將低頻振蕩器輸出接“激振I”，調(diào)節(jié)激振頻率和幅度，使振動(dòng)臺(tái)保持適當(dāng)幅度的振動(dòng)（以不碰到光纖探頭為宜）。用示波器觀察Vo端電壓波形。并用電壓頻率表2K檔讀出振動(dòng)頻率。五、思考題：光纖位移傳感器側(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)物體表面有什么要求？六、注意事項(xiàng)： 1光電變換器工作時(shí)Vo最大輸出電壓以2V左右為好，如增益過高可能導(dǎo)致FO端無法讀取頻率值，可通過調(diào)節(jié)增益電位器控制。2 實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)保持反射鏡片的潔凈與光纖端面的垂直度。 3工

25、作時(shí)光纖端面不宜長時(shí)間直照強(qiáng)光，以免內(nèi)部電路受損。 4注意背景光對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,光纖勿成銳角曲折。 5每臺(tái)儀器的光電轉(zhuǎn)換器都是與儀器單獨(dú)調(diào)配的，請(qǐng)勿互換使用，光電轉(zhuǎn)換器應(yīng)與儀器編號(hào)配對(duì)，以保證儀器正常使用。9-2 光纖傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)光纖探頭與反射面的相對(duì)位置發(fā)生周期性變化；光電變換器輸出電量也發(fā)生相應(yīng)的變化，經(jīng)VF電路變換，成方波頻率信號(hào)輸出。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖、光電變換器、測(cè)速電機(jī)及轉(zhuǎn)盤、電壓頻率表、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1繼實(shí)驗(yàn)9-1，將光纖探頭轉(zhuǎn)一角度置于測(cè)速電機(jī)上方，并調(diào)整探頭高度使其距轉(zhuǎn)盤面1mm左右，光纖探頭以

26、對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤邊緣內(nèi)3mm處為宜。3 光電變換器Fo端分別接電壓頻率表2KHZ檔和示波器DC檔。開啟電機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，用示波器觀察輸出波形并讀出頻率。（CSY10型）4 CSY10A、CSY10B型實(shí)驗(yàn)儀：測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)“光纖輸出”“光電輸出”須先接入“轉(zhuǎn)速信號(hào)入”端，經(jīng)整形電路輸出，在“轉(zhuǎn)速信號(hào)出”端口讀取頻率信號(hào)。電機(jī)轉(zhuǎn)速Fo端方波頻率除以2（每周兩個(gè)方波信號(hào)）五、思考題：測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速盤上反射（或吸收點(diǎn)）的多少與測(cè)速精度有否影響，你可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證比較轉(zhuǎn)盤上是一個(gè)黑點(diǎn)的情況。六、注意事項(xiàng)： 1光纖探頭在支架上固定時(shí)應(yīng)保持與轉(zhuǎn)盤面平行，切不可相擦，以免使光纖端面受損。2 電機(jī)開關(guān)平時(shí)應(yīng)置關(guān)閉狀態(tài)

27、，以保證穩(wěn)壓電源正常工作。3 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)光直接照射轉(zhuǎn)盤盤面，以免造成測(cè)試誤差。實(shí)驗(yàn)十 衍射光柵柵距的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤鈻诺慕Y(jié)構(gòu)及光柵距的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：光柵、激光器、直尺與投射屏（自備）。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 激光器放入光柵正對(duì)面的激光器支座中，接通激光電源后調(diào)節(jié)使光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)光柵中點(diǎn)后用緊定螺絲固定。2、 在光柵后方安放好投射屏，觀察到一組有序排列的衍射光斑，與激光器正對(duì)的光斑為中央光斑，依次向兩側(cè)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)衍射光斑。如圖（10）所示。請(qǐng)觀察光斑的大小及光強(qiáng)的變化規(guī)律。3、 根據(jù)光柵衍射規(guī)律，光柵距D與激光波長、衍射距離L、中央光斑與一級(jí)光斑的間距S存在下列的關(guān)系：（

28、式中單位：L、S為mm，為nm, D為m）根據(jù)此關(guān)系式，已知固體激光器的激光波長為650nm，用直尺量得衍射距離L、光斑距S，即可求得實(shí)驗(yàn)所用的光柵的光柵距。4、 嘗試用激光器照射用做莫爾條紋的光柵，測(cè)定光柵距，了解光斑間距與光柵距的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)十一 光柵位移測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤鈻艤y(cè)量位移的原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：如果把兩塊光柵距相等的光柵平行安裝，并且使光柵刻痕相對(duì)保持一個(gè)較小的夾角時(shí)，透過光柵組可以看到一組明暗相間的條紋，即為莫爾條紋。莫爾條紋的寬度B為： B=P/sin 其中P為光柵距。光柵刻痕重合部分形成條紋暗帶，非重合部分光線透過則形成條紋亮帶。光柵莫爾條紋的兩個(gè)主要特征是：判向

29、作用：當(dāng)指示光柵相對(duì)于固定不動(dòng)的主光柵左右移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下移動(dòng)，由此可以確定光柵移動(dòng)的方向。位移放大作用：當(dāng)指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向移動(dòng)一個(gè)光柵距D時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距B，當(dāng)兩個(gè)等距光柵之間的夾角較小時(shí)，指示光柵移動(dòng)一個(gè)光柵距D，莫爾條紋就移動(dòng)KD的距離。K=B/D1/。B=D/2sin/2d/，這樣就可以把肉眼看不見的柵距位移變成清晰可見的條紋位移，實(shí)現(xiàn)高靈敏的位移測(cè)量。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：光柵組、移動(dòng)平臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、安裝好主光柵與指示光柵，使兩光柵保持平行，光柵間間隙要盡量小，微調(diào)主光柵角度，使莫爾條紋清晰可見，用緊定螺絲固定光柵好光柵的相對(duì)位置。

30、2、旋動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)螺旋測(cè)微儀，向前或向后，觀察莫爾條紋上下移動(dòng)與指示光柵位移方向的關(guān)系。3、人工微位移測(cè)量：當(dāng)指示光柵位移一個(gè)光柵距時(shí)，莫爾條紋就移動(dòng)一個(gè)條紋距。調(diào)節(jié)位移平臺(tái)，仔細(xì)記數(shù)條紋移動(dòng)數(shù)目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)十測(cè)得的光柵距，與位移條紋數(shù)相乘，此即為指示光柵的位移距離，實(shí)驗(yàn)時(shí)可與螺旋測(cè)微儀的轉(zhuǎn)動(dòng)刻度相對(duì)照。（事實(shí)上光柵莫爾條紋記數(shù)所測(cè)得的位移精度可以遠(yuǎn)高于螺旋測(cè)微儀的精度）。實(shí)驗(yàn)十二熱敏電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄崦綦娮桦娮铚y(cè)量溫度的方法及特性。二、實(shí)驗(yàn)原理： 用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶一般測(cè)高溫時(shí)線性較好，熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便，本實(shí)驗(yàn)

31、中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)。溫度變化時(shí)熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放組成的壓/阻變換電路的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)變化。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：熱敏電阻、溫度變換器、電壓表、溫度計(jì)（可用儀器中的PN結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1觀察裝于懸臂梁上封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻接入溫度變換器Rt端口，調(diào)節(jié)“增益”旋鈕，使加熱前電壓輸出Vo端電壓值盡可能大但不飽和。用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度To 并記錄。 2. 打開加熱器（CSY2001B和CSY-2000C型實(shí)驗(yàn)儀將電熱爐溫度設(shè)定為70），觀察溫度的溫升和溫度變換器Vo端的輸出電壓的變化情況，每升溫1記錄一個(gè)電壓值，待電壓穩(wěn)定后記下最終溫度T，一直到

32、溫度不再升高為止。To()Vo (V)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出VT曲線，求出靈敏度S。 SVT3負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻溫度特性可表示為：Rt Rto exp Bn (1/T 1/To) 式中Rt、Rto分別為溫度T、To時(shí)的阻值，Bn為電阻常數(shù)，它與材料激活能有關(guān)，一般情況下，Bn=20006000K，在高溫時(shí)使用，Bn值將增大。實(shí)驗(yàn)十三熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?觀察了解熱電偶的結(jié)構(gòu)，熟悉熱電偶的工作特性，學(xué)會(huì)查閱熱電偶分度表。二、實(shí)驗(yàn)原理：熱電偶的基本工作原理是熱電效應(yīng)，當(dāng)其熱端和冷端的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。通過測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度（一般固定冷端為室溫或010A

33、型實(shí)驗(yàn)儀中熱電偶為銅一康銅（T分度）,CSY10B型為鎳鉻-鎳硅（K分度）。三、實(shí)驗(yàn)所需部件： 熱電偶、加熱器、差動(dòng)放大器、電壓表、溫度計(jì)（自備）四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1打開電源，差動(dòng)放大器增益放100倍，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使差放輸出為零。 2差動(dòng)放大器雙端輸入接入熱電偶，打開加熱開關(guān)，迅速將差動(dòng)放大器輸出調(diào)零。 3隨加熱器溫度上升，觀察差動(dòng)放大器的輸出電壓的變化，待加熱溫度不再上升時(shí)（達(dá)到相對(duì)的熱穩(wěn)定狀態(tài)），記錄電壓表讀數(shù)。 4本儀器上熱電偶是由兩支銅康銅熱電偶串接而成，（CSY10B型實(shí)驗(yàn)儀為一支K分度熱電偶），熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計(jì)算熱電勢(shì)時(shí)均應(yīng)考慮進(jìn)去。用溫度計(jì)讀出

34、熱電偶參考端所處的室溫t1。 E（t , to） = E（t , t1） + E（t1 , to） 實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修止電動(dòng)勢(shì)式中E為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)，t為熱電偶熱端溫度，to為熱電偶參考端溫度為0，t1為熱電偶參考端所處的溫度。查閱銅康銅熱電偶分度表，求出加熱端溫度t。5.CSY10B型實(shí)驗(yàn)儀的K分度熱電偶如插入數(shù)字式溫度表端口，則直接顯示溫度值。五、注意事項(xiàng)：因?yàn)閮x器中差動(dòng)放大器放大倍數(shù)100倍，所以用差動(dòng)放大器放大后的熱電勢(shì)并非十分精確，因此查表所得到的熱端溫度也為近似值。CSY2001B型、CSY-2000C型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀實(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)

35、目的：了解金屬箔式應(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： R/R=K式中R/R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長度相對(duì)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)變靈敏元件，通過它轉(zhuǎn)換被測(cè)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響應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出的電壓U01=EK/4。三、 需用器件與單元： 應(yīng)變片傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、15V電源、4V電源、萬用表（自備）。 四、 實(shí)驗(yàn)步驟：1

36、根據(jù)圖（1-1）應(yīng)變片傳感器已裝于應(yīng)變片傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進(jìn)行測(cè)量判別，R R1=R2= R3=R4=350，加熱絲阻值為50歐姆左右。2 接入模板電源15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器R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，方式為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯表電壓輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系恼{(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。3 將應(yīng)變片式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1（即模板左上

37、方的 R1）接入電橋作為一個(gè)橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5R6R7模板內(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）如圖1-2所示。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)R，使數(shù)顯表顯示為零。4 在電子稱上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取響應(yīng)的數(shù)顯表表值，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。5 根據(jù)表1-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=u/W（u輸出電壓變化量；W重量變化量）計(jì)算線性誤差：，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，yF*S 滿量程輸出平均值，此處為500g或200g時(shí)的輸出電壓值，

38、畫出V-W曲線。 表1-1，半臂電橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量W（g）020406080100120140160180200電壓V（V）重量W（g）200180160140120100806040200電壓V（V）五、 思考題：1單臂電橋時(shí)，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。2如何驗(yàn)證橋路的重復(fù)性和遲滯特性？結(jié)合上面的VW關(guān)系曲線計(jì)算重復(fù)性誤差和遲滯誤差？實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋、全橋與單臂電橋的不同性能，了解其各自特點(diǎn)。 二、基本原理：已知單臂、半橋和全橋電路的R分別為R/R、2RR、4

39、RR。根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓近似等于1/4ER，電橋靈敏度KuVRR，于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。三、需用器件與單元： 應(yīng)變片傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、15V電源、4V電源、萬用表（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1 根據(jù)圖（2-1）應(yīng)變片傳感器已裝于應(yīng)變片傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1=R2= R3=R4=350，加熱絲阻值為50歐姆左右。圖2-1 應(yīng)變片傳

40、感器的安裝示意圖2 接入模板電源15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器R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，方式為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯表電壓輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系恼{(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。3 將應(yīng)變片式傳感器的其中 R1、R2（即模板左上方的R）接入電橋作為兩個(gè)橋臂與R5、R6接成直流電橋（R5R6模板內(nèi)已連接好），注意 R5應(yīng)和R6受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接好電橋調(diào)零電位器Rw1，接上橋路電源4V

41、（從主控箱引入）如圖2-2所示。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。圖2-2 應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)連線圖4 在電子稱上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取響應(yīng)的數(shù)顯表表值，直到500g（或200g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表2-1，關(guān)閉電源。 表2-1 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）5 根據(jù)表2-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=u/W（u輸出電壓變化量；W重量變化量）計(jì)算線形誤差：式中式中m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：yF*S 滿量程輸出平均值，此處為500g或200g。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)無數(shù)值顯示說明R2與R1為相同受力

42、狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。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)存在非線形誤差，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)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正的零。3全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1R4為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1=R4，R2=R3，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以4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。圖2-3 應(yīng)變片傳感器受拉力時(shí)傳感器圓周面展開圖實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫?/p>

43、解差動(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)線圈和兩制次級(jí)線圈及一個(gè)鐵心組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有兩段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)物體移動(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)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)物體的移動(dòng)量。三、需用器件與單元：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源（音頻震蕩器）、直流電源、萬用表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1根據(jù)圖3-1，將差動(dòng)變壓器安裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?。圖3-1差動(dòng)變壓器電容

44、傳感器安裝示意圖2在模塊上按圖3-2 接線，音頻震蕩器信號(hào)必須從主控箱中的 端輸出，調(diào)節(jié)音頻震蕩器的頻率，輸出頻率為4-5KHz（可用主控箱的數(shù)顯表的頻率檔Fin輸出來檢測(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）。圖中1、2、3、4、5、6為連接線插座的插孔管腳編號(hào)。當(dāng)然不看插座插孔號(hào)碼，也可以判別初級(jí)線圈及次級(jí)同名端。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)線圈的任一端為同名端，按圖 接線。當(dāng)鐵心左右移動(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)

45、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（Lv音頻信號(hào)Vp-p=2V波形）比較能同相和反向變化，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。圖中（1）、（2）、（3）、（4）為模塊中的實(shí)驗(yàn)插孔。圖3-2 雙線示波器與差動(dòng)變壓器連結(jié)示意圖3旋動(dòng)測(cè)微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰一峰值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，每個(gè)0.2mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值填入下表。再從Vp-p最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，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。

46、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 畫出Vop-p-X曲線，作出量程為1mm，3mm靈敏度和和非線性誤差。六、思考題：1 用差動(dòng)變壓器測(cè)量較高頻率的振幅，例如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)四 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河捎诹銡堧妷旱拇嬖跁?huì)造成差動(dòng)變壓器零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)，如此電壓經(jīng)過放大器還會(huì)使放大器未級(jí)趨向飽和，影響電路正常工作，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償?shù)窒?/p>

47、。二、實(shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含兩種波形成份： 1基波分量。這是由于差動(dòng)變壓器二個(gè)次級(jí)繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數(shù)（M、L、R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通不同相。2高次諧波。主要是由導(dǎo)磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)生了非正弦波（主要是三次諧波）磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢(shì)。減少零殘電壓的辦法有：（1）從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)稱。（2）采用相敏檢波電路。（3）選用補(bǔ)償電路。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、示波器、差動(dòng)放大

48、器。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1根據(jù)圖（4）接線。示波器第一通道500mv/格，第二通道1V格，差動(dòng)放大器增益100倍，音頻LV端輸出VPP值2V。10KHZ第一通道WD WAV-2VR圖4-1 零殘電壓補(bǔ)償連線圖2調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小，調(diào)整電橋網(wǎng)絡(luò)，使輸出更趨減小。如果補(bǔ)償效果不好則可在電橋交流插口另并聯(lián)一個(gè)數(shù)f的電容。3提高示波器第二通道靈敏度，將零殘電壓波形與激勵(lì)電壓波形比較。五、注意事項(xiàng)： 由于補(bǔ)償線路要求差動(dòng)變壓器輸出必須懸浮，所以需用差動(dòng)放大器將次級(jí)的雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出，以便示波器觀察。實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用位移測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變器位移測(cè)量

49、系統(tǒng)的組成以及差動(dòng)變壓器的標(biāo)定方法。二、實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測(cè)微頭。移相器1 2差放 相敏 低通 電壓表音頻振蕩器 WALV WDR圖5-1 差動(dòng)變壓器位移測(cè)量連線圖三、實(shí)驗(yàn)步驟： 1按圖5-1接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻振蕩器LV端輸出5KHZ，VP-P值2V。2調(diào)節(jié)電橋WD、WA電位器，調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵改變其在線圈中的位置，使系統(tǒng)輸出為零。3旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中上、下有一個(gè)較大的位移，用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負(fù)對(duì)稱(如有削波現(xiàn)象則應(yīng)減小差動(dòng)放大器增益)。如不對(duì)稱則需反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋

50、、移相器，做到正負(fù)輸出對(duì)稱。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)銜鐵向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm）記錄一電壓值并填入表格。位移mm電壓V四、注意事項(xiàng)：系統(tǒng)標(biāo)定需調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，正確的調(diào)節(jié)方法是：在步驟1、2之后用手將銜鐵壓至線圈最底部，調(diào)節(jié)移相器，用示波器兩個(gè)通道觀察相敏檢波器、端口，當(dāng)兩端口波形正好為同相或反相時(shí)恢復(fù)銜鐵位置，這樣才能做到系統(tǒng)輸出靈敏度最高并正負(fù)對(duì)稱。實(shí)驗(yàn)六 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：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和兩制次級(jí)線圈及一個(gè)鐵心組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有兩段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)物體移動(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)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)物體的移動(dòng)量。三、需用器件與單元：