工程檢測電氣2012

1、實驗一 壓電傳感器實驗實驗目的：了解壓電式傳感器的原理、結(jié)構(gòu)及應用。實驗原理：壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器。壓電傳感器元件是力敏感元件，在壓力、應力、加速度等外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn)非電量的電測。所需單元及設備：低頻振蕩器、電荷放大器、單芯屏蔽線、壓電傳感器、雙蹤示波器、激振線圈、F/V表、主、副電源、振動平臺。有關旋鈕的初始位置：低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小，F(xiàn)/V表置于2K檔。實驗步驟：（1） 觀察壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖1的電路結(jié)構(gòu)，將壓電式傳感器、電荷放大器、低通濾波器、雙蹤示波器連接起來，組成一個測量電路。圖1（2） 將低頻振蕩器信號接入振動臺的激振線圈（右

2、邊一組線圈）。（3） 調(diào)整好示波器、低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至適中，調(diào)節(jié)頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表。f(Hz)571215172025Vp-p思考：（1） 根據(jù)實驗結(jié)果，可以知道振動臺的自振頻率大致是多少？（2） 試回答壓電式傳感器的特點。實驗二 熱敏電阻實驗熱敏電阻特性：熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負，因此分成兩類：PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù))與NTC熱敏電阻(負溫度系數(shù))。一般NTC熱敏電阻測量范圍較寬，主要用于溫度測量；而PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關，也用于彩電中作自動消磁元件。有些功率PTC也作為發(fā)熱元件用。PTC緩變型熱敏電阻可用溫度補償或作溫

3、度測量。 一般的NTC熱敏電阻測溫范圍為：500C+3000C。熱敏電阻具有體積小、重量輕、熱慣性小、工作壽命長、價格便宜，并且本身阻值大，不需考慮引線長度帶來的誤差，適用于遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點。但熱敏電阻也有：非線性大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、一致性差等缺點。一般只適用于低精度的溫度測度。實驗目的：了解NTC熱敏電阻現(xiàn)象。所需單元及部件：加熱器、熱敏電阻、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、15V穩(wěn)壓電源、FV表、主副電源。實驗步驟：(1)了解熱敏電阻在實驗儀的所在位置及符號，它是一個藍色或棕色元件，封裝在雙平行振動梁上片梁的表面。(2)將FV表切換開關置2V檔，直流穩(wěn)壓電源切換開關置土2V檔，按圖2接線

4、，開啟主、副電源，調(diào)整W1電位器，使FV表指示為100mv左右。這時為室溫時的Vi。(3)將15V電源接入加熱器，觀察電壓表的讀數(shù)變化，每隔30秒記錄一個數(shù)據(jù)，直到連續(xù)的三個數(shù)據(jù)不發(fā)生變化為止。這是一個升溫過程。(4)斷開15V電源，觀察電壓表的讀數(shù)變化，每隔30秒記錄一個數(shù)據(jù)，直到連續(xù)的三個數(shù)據(jù)不發(fā)生變化為止。這是一個降溫過程。(5)電壓表的輸入電壓如下式。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，和此公式，判斷此熱敏電阻的溫度特性。 (6)*如果你手上有這樣一個熱敏電阻，想把它作為一個0500C的溫度測量電路，你認為該怎樣來實現(xiàn)?思考：（1） 根據(jù)實驗結(jié)果，分別畫出升溫和降溫過程的電壓變化曲線。（2） 根據(jù)實驗結(jié)果，

5、判斷該熱敏電阻是正溫度系數(shù)還是負溫度系數(shù)的。圖2實驗三 霍爾式傳感器的直流激勵靜態(tài)位移特性實驗目的：了解霍爾式傳感器的原理與特性。實驗原理：霍爾式傳感器是由兩個環(huán)形磁鋼組成梯度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件 組成。當霍爾元件通過恒定電流時，霍爾元件在梯度磁場中上、下移動時，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。所需單元及部件：霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器、FV表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭、振動平臺、主、副電源。 有關旋鈕初始位置：差動放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置20V檔，直流穩(wěn)壓電源置2V檔，主、副電源關閉。實驗步驟： (1)了解霍爾

6、式傳感器的結(jié)構(gòu)及實驗儀上的安裝位置，熟悉實驗面板上霍爾片的符號?；魻柶惭b在實驗儀的振動圓盤上，兩個半圓永久磁鋼固定在實驗儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器。(2)開啟主、副電源，將差動放大器調(diào)零：同相輸入端和反相輸入端一起接地，輸出端接F/V表的Vi，增益適中（取大一點），通過調(diào)零旋鈕調(diào)零（在20V的量程上調(diào)零即可）。關閉主電源，根據(jù)圖1接線，W1、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡。圖1 (3)裝好測微頭，調(diào)節(jié)測微頭與振動臺吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下方向的正中位置（目測）。 (4)開啟主、副電源，調(diào)整W1使電壓表指示為零。 (5)上下旋動測微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.2mm讀一個數(shù)，將

7、讀數(shù)填入下表：X(mm)00.20.40.60.81.01.21.4V(v)X(mm)0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4V(v) 作出VX曲線指出線性范圍，求出靈敏度。 可見，本實驗測出的實際上是磁場情況，磁場分布為梯度磁場與磁場分布有很大差異，為移測量的線性度，靈敏度與磁場分布有很大關系。 (6)實驗完結(jié)關閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 注意事項： (1)由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。 (2)一旦調(diào)整好后，測量過程中不能移動磁路系統(tǒng)。(3)激勵電壓不能超過2V，以免損壞霍爾片。實驗四 相敏檢波器的應用實驗目的：了解相敏檢波器的原理和工

8、作情況。實驗原理：相敏檢波電路如圖(2)所示，圖中為輸入信號端，為輸出端，為交流參考電壓輸入端，為直流參考電壓輸入。當、端輸入控制電壓信號時，通過開環(huán)放大器的作用場效應晶體管處于開關狀態(tài)。從而把輸入的正弦信號轉(zhuǎn)換成半波整流信號。所需單元和部件：相敏檢波器、移相器、音頻振蕩器、雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、FV表、主、副電源。 有關旋鈕的初始位置：FV表置20K檔。音頻振蕩器頻率為4KHz，幅度置最小(逆時針至底)，直流穩(wěn)壓電源輸出置于土2V檔，主、副電源關閉。實驗步驟： (1)了解相敏檢波器和低通濾波器在實驗儀面板上的符號。(2)根據(jù)圖2的電路接線，將音頻振蕩器的信號00輸出端輸出至相

9、敏檢波器的輸入端把直流穩(wěn)壓電源+2V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端和輸出端組成一個測量線路。圖2 (3)調(diào)整好示波器，開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的幅度旋鈕，示波器輸出電壓為峰峰值4V。觀察記錄輸入和輸出波形，注意兩者的相位和幅度關系。(4)改變參考電壓的極性(除去直流穩(wěn)壓電源+2V輸出端與相敏檢波器的參考輸入端 的連線，把直流穩(wěn)壓電源的2V輸出接至相敏檢波器的參考輸入端)，觀察記錄輸入和輸出波形的相位和幅值關系。由此可得出結(jié)論，當參考電壓為正時，輸入和輸出同相，當參考電壓為負時，輸入和輸出反相。(5)關閉主、副電源，根據(jù)圖3電路重新接線，將音頻

10、振蕩器的信號從00輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端，將從00輸出端輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時與低通濾波器的輸入端連接起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來，組成一個測量線路。(此時，F(xiàn)/V表置于20V檔)。(6)開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。單位：VVip-p0.51234816Vo圖3 (7)關閉主、副電源，根據(jù)圖3電路重新接線，將音頻振蕩器的信號從00輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端，將從1800輸出端輸出接至相敏檢波器的參考輸入端，把示波器的

11、兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時與低通濾波器的輸入端連接起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來，組成一個測量線路。(此時，F(xiàn)/V表置于20V檔)。 (8)調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。 單位：VVip-p0.51234816Vo (9)關閉主、副電源，根據(jù)圖4的電路重新接線，將音頻振蕩器的信號從00輸出端輸出至相敏檢波器的輸人端，將從1800輸出端輸出接至移相器的輸入端，將從移相器輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸人端和輸出端，將相敏檢波器輸出端同時與低通濾波器輸入端

12、連接起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來，組成一測量線路。圖4 (10)開啟主、副電源，轉(zhuǎn)動移相器上的移相電位器，觀察示波器的顯示波形及電壓表的讀數(shù)，使得電壓表輸出最大。 (11)調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時記錄示波器的波形，并將F/V表的讀數(shù)填入下表。 單位：VVip-p0.51234816Vo（12）按圖4接線，圖中R1、R2、R3、R4為應變片；W1、W2、C、r為交流電橋調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡，電橋交流激勵源必須從音頻振蕩器的LV輸出口引入，音頻振蕩器幅度旋鈕置中間位置。圖4 (13)用手按住振動梁(雙平行梁)的自由端。旋轉(zhuǎn)測微頭使測微頭脫離振動梁自由端并遠離。將FV表的切換開關置2

13、0V檔，示波器X軸掃描時間切換到0.10.5ms，Y軸CHI或CH2切換開關置5Vdiv，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5KHz，幅度旋鈕置中間幅度。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡中的WI和W2，使FV表和示波器顯示最小，再把FV表和示波器Y軸的切換開關分別置2V檔和50mvdiv，細調(diào)W1和w2及差動放大器調(diào)零旋鈕，使FV表的顯示值最小，示波器的波形大致為條水平線(FV表顯示值與示波器圖形不完全相符時二者兼顧即可)。再用手按住粱的自由端產(chǎn)生一個大位移。調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，梁復原，示波器圖形基本成一條直線。(14)在雙平行梁的自由端裝上測微頭，旋轉(zhuǎn)測微頭使F/V表顯

14、示為零，以后每轉(zhuǎn)動測微頭一周即0.5mm，F(xiàn)/V表顯示值記錄下表：Xmm0.511.522.533.544.555.566.577.588.599.510Vo根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出V-X曲線，找出線性范圍，計算靈敏度S=V/X。(15)去掉測微器，在傳感器托盤上放上所有砝碼，調(diào)節(jié)差動放大器增益旋鈕使FV表數(shù)值為相應砝碼的比例值。然后拿掉所有砝碼，調(diào)節(jié)差動放大器調(diào)零旋鈕使FV表數(shù)值為零。重復操作這個過程數(shù)次(標定過程)即可作為電子稱應用。(16)開始稱重，每增加一只砝碼記下一個數(shù)值并將這些數(shù)值填入下表。根據(jù)所得結(jié)果計算系統(tǒng)靈敏度S=VW，并作出VW關系曲線，V為電壓變化率，W為相應的重量變化率。重量(g)電壓（mV）