機(jī)電工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、目 錄傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用說(shuō)明2實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變計(jì)性能應(yīng)變電橋8實(shí)驗(yàn)二 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直流半橋測(cè)試11實(shí)驗(yàn)三 溫度傳感器鉑熱電阻13實(shí)驗(yàn)四 電感式傳感器差動(dòng)變壓器的標(biāo)定15實(shí)驗(yàn)五 光電傳感器光敏電阻實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)六 光纖傳感器位移測(cè)量19實(shí)驗(yàn)七 霍爾式傳感器直流激勵(lì)特性21實(shí)驗(yàn)八 電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定23實(shí)驗(yàn)九 光柵傳感器衍射演示及測(cè)距實(shí)驗(yàn)25使 用 說(shuō) 明傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)為完全模塊式結(jié)構(gòu)，分主機(jī)、實(shí)驗(yàn)?zāi)K和實(shí)驗(yàn)桌三部分。根據(jù)用戶不同的需求分為基本型和增強(qiáng)性兩種配置。主機(jī)由實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)，傳感器綜合系統(tǒng)、高穩(wěn)定交、直流信號(hào)源，溫控電加熱源，旋轉(zhuǎn)源、位移機(jī)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、儀表顯示、電動(dòng)氣壓源

2、、數(shù)據(jù)采集處理和通信系統(tǒng)（RS232接口）、實(shí)驗(yàn)軟件等組成。全套12個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中均包含一種或一類(lèi)傳感器及實(shí)驗(yàn)所需的電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（位移裝置均由進(jìn)口精密導(dǎo)軌組成，以確保純直線性位移），實(shí)驗(yàn)時(shí)模塊可按實(shí)驗(yàn)要求靈活組合，儀器性能穩(wěn)定可靠，方便實(shí)用。傳感器包括：（基本型含24種傳感器，序號(hào)1.1-1.24。增強(qiáng)型含28種傳感器，序號(hào)1.1-1.28）1.1 金屬箔式應(yīng)變傳感器（箔式應(yīng)變片 工作片4片；溫度補(bǔ)償片2片,應(yīng)變系數(shù)：2.06，精度2%）1.2 稱(chēng)重傳感器（標(biāo)準(zhǔn)商用雙孔懸臂梁結(jié)構(gòu)，量程0500g，精度2%）1.3 MPX擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器（差壓式，量程050KP，精度3%）1.4 半導(dǎo)體應(yīng)

3、變傳感器（BY350，工作片2片，應(yīng)變系數(shù)120）1.5 標(biāo)準(zhǔn)K分度熱電偶，（量程0800，精度3%）1.6 標(biāo)準(zhǔn)E分度熱電偶，（量程0800，精度3%）1.7 MF型半導(dǎo)體熱敏傳感器（負(fù)溫度系數(shù)，25時(shí)電阻值10K）1.8 Pt100鉑熱電阻（量程0800，精度5%）1.9 半導(dǎo)體溫敏二極管（精度5%）1.10 集成溫度傳感器（電流型，精度2%）1.11 光敏電阻傳感器（cds器件，光電阻2M.1.12 光電轉(zhuǎn)速傳感器（近紅外發(fā)射-接收量程02400轉(zhuǎn)/分）1.13 光纖位移傳感器（多模光強(qiáng)型，量程2mm,在其線性工作范圍內(nèi)精度5%）1.14 熱釋電紅外傳感器（光譜響應(yīng)715m，光頻響應(yīng)0.

4、510HZ）。1.15 半導(dǎo)體霍爾傳感器(由線性霍爾元件與梯度磁場(chǎng)組成。工作范圍：位移±2mm，精度5%)1.16 磁電式傳感器（動(dòng)鐵與線圈）1.17 濕敏電阻傳感器（高分子材料，工作范圍595%RH，）1.18 濕敏電容傳感器（高分子材料，工作范圍595%RH）1.19 MQ3氣敏傳感器（酒精氣敏感，實(shí)驗(yàn)演示用）1.20 電感式傳感器（差動(dòng)變壓器，量程±5mm,精度5%）1.21 壓電加速度傳感器（PZT壓電陶瓷與質(zhì)量塊。工作范圍530HZ ）1.22 電渦流傳感器（線性工作范圍1mm,精度3%）1.23 電容傳感器（同軸式差動(dòng)變面積電容，工作范圍±3mm,精度

5、2%）1.24 力平衡傳感器（綜合傳感器系統(tǒng)）1.25 PSD光電位置傳感器（增強(qiáng)型選配單元，PSD器件與激光器組件，采用工業(yè)上的三角測(cè)量法，量程25mm，精度0.1%）1.26 激光光柵傳感器（增強(qiáng)型選配單元，光柵衍射及光柵莫爾條紋，莫爾條紋精密位移記數(shù)精度0.01mm）1.27 CCD圖象傳感器（增強(qiáng)型選配單元，光敏面尺寸：1/3英寸。采用計(jì)算機(jī)軟件與CCD傳感器配合，進(jìn)行高精度物徑及高精度光柵莫爾條紋位移自動(dòng)測(cè)試。）1.28 超聲波測(cè)距傳感器（增強(qiáng)型選配單元，量程范圍30600mm，精度10mm）主機(jī)配置：2.1 直流穩(wěn)壓電源：（傳感器工作直流激勵(lì)源與實(shí)驗(yàn)?zāi)K工作電源）+2V+10V分五

6、檔輸出，最大輸出電流1.5A+15V（±12V） 、最大輸出電流1.5A；激光器電源。2.2 音頻信號(hào)源：（傳感器工作交流激勵(lì)源）0.4KHz-10KHz輸出連續(xù)可調(diào)，最大Vp-p值20V。 00、1800端口反相輸出 00、LV端口功率輸出，最大輸出電流1.5A1800端口電壓輸出，最大輸出功率300mw2.3 低頻信號(hào)源：（供主機(jī)位移平臺(tái)與雙平行懸臂梁振動(dòng)激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)試）1Hz30Hz輸出，連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流1.5A，最大Vp-p值20V，激振I（雙平行懸臂梁）、激振II（圓形位移平臺(tái)）的振動(dòng)源。轉(zhuǎn)換紐子開(kāi)關(guān)的作用：（請(qǐng)?zhí)貏e注意）當(dāng)?shù)瓜騐0側(cè)時(shí)，低頻信號(hào)源正常使用，

7、V0端輸出低頻信號(hào)，倒向Vi側(cè)時(shí)，斷開(kāi)低頻信號(hào)電路，V0 端無(wú)低頻信號(hào)輸出，停止激振、的激勵(lì)。Vi作為電流放大器的信號(hào)輸入端，輸出端仍為V0端。激振不工作時(shí)激振選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)位于置中位置。2.4 溫控電加熱源：（溫度傳感器加熱源）由E分度熱電偶控溫的300W電加熱爐，最高控制爐溫400，實(shí)驗(yàn)控溫200。交流220V插口提供電爐加熱電源，作為溫度傳感器熱源、及熱電偶測(cè)溫、標(biāo)定和傳感器溫度效應(yīng)的溫度源等。2.5 旋轉(zhuǎn)源：（光電、電渦流傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速之用）低噪聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)，轉(zhuǎn)速0-2400轉(zhuǎn)/分，連續(xù)可調(diào)。（特別注意：電機(jī)不工作時(shí)紐子開(kāi)關(guān)應(yīng)置于“關(guān)”，否則直流穩(wěn)壓電源-2V會(huì)無(wú)輸出）。2.6 氣壓源：（提供

8、壓力傳感器氣壓源）電動(dòng)氣泵，氣壓輸出20KP，連續(xù)可調(diào)。手動(dòng)加壓氣囊：可加壓至滿量程40KP，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)氣壓值。儀表顯示部分：3.1 電壓/頻率表：3 1/2位數(shù)字表、電壓顯示分02V、020V兩檔；頻率顯示分02KHz、020KHz兩檔，靈敏度50mv。3.2 數(shù)字式溫度表：（E分度）溫度顯示：0-800（用其他熱電偶測(cè)溫時(shí)應(yīng)查對(duì)相應(yīng)的熱電偶分度表）。3.3 氣壓表： 0-40KP（0-300mmHg）顯示。計(jì)算機(jī)通信與數(shù)據(jù)采集：4.1 通信接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232口，提供實(shí)驗(yàn)臺(tái)與計(jì)算機(jī)通信接口。4.2 數(shù)據(jù)采集卡：12位A/D轉(zhuǎn)換，采集卡信號(hào)輸入端為電壓/頻率表的“IN”端，采集卡頻率輸入

9、端為“轉(zhuǎn)速信號(hào)入”口。實(shí)驗(yàn)?zāi)K包含：（基本型含9個(gè)模塊，序號(hào)5.1-5.9，增強(qiáng)型含12個(gè)模塊，序號(hào)5.1-5.12，每個(gè)模塊包含一種或一類(lèi)傳感器，使用方便）5.1 實(shí)驗(yàn)公共電路模塊：提供所有實(shí)驗(yàn)中所需的電橋、差動(dòng)放大器、低通濾波器、電荷放大器、移項(xiàng)器、相敏檢波器等公用電路。5.2 應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K（包含電阻應(yīng)變及壓力傳感器）：金屬箔式標(biāo)準(zhǔn)商用稱(chēng)重傳感器（帶加熱及溫度補(bǔ)償）、懸臂梁結(jié)構(gòu)金屬箔式、半導(dǎo)體應(yīng)變、MPX擴(kuò)散硅壓阻式傳感器、放大電路。5.3 電感式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：差動(dòng)變壓器、螺管式傳感器、高精度位移導(dǎo)軌、放大電路。5.4 電容式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：同軸式差動(dòng)電容組成的雙T電橋檢測(cè)電路，

10、精密位移導(dǎo)軌。5.5 光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：光纖位移傳感器與光電耦合器、光敏電阻及信號(hào)變換電路，精密位移導(dǎo)軌、電機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置。5.6 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：霍爾傳感器、梯度磁場(chǎng)、變換電路及日本進(jìn)口高精度位移導(dǎo)軌。5.7 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：提供7種溫度傳感器及變換電路，可控電加熱爐。5.8 電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：電渦流探頭、變換電路及日本進(jìn)口精密位移導(dǎo)軌。5.9 濕敏氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：高分子濕敏電阻、濕敏電容、MQ3氣敏傳感器及變換電路。5.10 PSD光電位置傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K：PSD器件及激光器組件、日本進(jìn)口精密位移導(dǎo)軌，高倍放大器。（增強(qiáng)型單元）5.11 CCD 圖象傳感器及光柵測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)K：C

11、CD傳感器、光柵莫爾條紋位移傳感器及計(jì)機(jī)測(cè)試軟件、日本進(jìn)口精密位移導(dǎo)軌。（增強(qiáng)型單元）5.12 超聲波傳感器測(cè)距實(shí)驗(yàn)?zāi)K：超聲波發(fā)射-接收探頭、精密位移裝置及時(shí)間-距離變換顯示電路，直接顯示探測(cè)距離（cm）及時(shí)間（s）（增強(qiáng)型單元）主機(jī)工作臺(tái)上裝置的傳感器有:磁電式、壓電加速度、半導(dǎo)體應(yīng)變（2片）、金屬箔式應(yīng)變（工作片4片，溫度補(bǔ)償片2片）、衍射光柵（增強(qiáng)型）。雙平行懸臂梁旁的支柱安裝有螺旋測(cè)微儀，可帶動(dòng)懸臂梁上下位移。圓形位移（振動(dòng)）平臺(tái)旁的支架可安裝電感、電容、霍爾、光纖、電渦流等傳感器探頭，在平臺(tái)振動(dòng)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接線采用了高可靠性的防脫落插座及插頭。實(shí)驗(yàn)連接線均用燈

12、籠狀的插頭及配套的插座，接觸可靠，防旋防松脫，并可在使用日久斷線后重新修復(fù)（特別注意：在本型儀器上請(qǐng)勿同時(shí)使用舊型號(hào)的可鎖緊連接線，以免損壞新型連接線及造成插座松動(dòng)）。實(shí)驗(yàn)桌的傳感器模塊柜平時(shí)放置實(shí)驗(yàn)?zāi)K，抽屜中可放置傳感器探頭與配件。實(shí)驗(yàn)操作須知：1、 使用本儀器前，請(qǐng)先熟悉儀器的基本狀況，對(duì)各傳感器激勵(lì)信號(hào)的大小、信號(hào)源、顯示儀表、位移及振動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作范圍做到心中有數(shù)。主機(jī)面板上的紐子開(kāi)關(guān)都應(yīng)選擇好正確的倒向。2、 了解測(cè)試系統(tǒng)的基本組成：合適的信號(hào)激勵(lì)源傳感器處理電路（傳感器狀態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）儀表顯示（數(shù)據(jù)采集或圖象顯示）3、 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，在用實(shí)驗(yàn)連接線接好各系統(tǒng)并確認(rèn)無(wú)誤后方可打開(kāi)電源，各

13、信號(hào)源之間嚴(yán)禁用連接線短路，主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的直流電源連接線插頭與插座連接時(shí)尤要注意標(biāo)志端對(duì)準(zhǔn)后插入，如開(kāi)機(jī)后發(fā)現(xiàn)信號(hào)燈、數(shù)字表有異常狀況，應(yīng)立即關(guān)機(jī)，查清原因后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、 實(shí)驗(yàn)連接線插頭為燈籠狀簧片結(jié)構(gòu)，插入插孔即能保證接觸良好，不須旋轉(zhuǎn)鎖緊，使用時(shí)應(yīng)避免搖晃。為延長(zhǎng)使用壽命，操作時(shí)請(qǐng)捏住插頭連接疊插。5、 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中的“注意事項(xiàng)”不可忽略。傳感器的激勵(lì)信號(hào)不準(zhǔn)隨意加大，否則會(huì)造成傳感器永久性的損壞。6、 本實(shí)驗(yàn)儀為教學(xué)實(shí)驗(yàn)用儀器，而非測(cè)量用儀器，各傳感器在其工作范圍內(nèi)有一定的線性和精度，但不能保證在整個(gè)信號(hào)變化范圍都是呈線性變化。限于實(shí)驗(yàn)條件，有些實(shí)驗(yàn)只能做為定性演示（如濕敏、氣敏傳感

14、器），能完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，則整臺(tái)儀器正常。7、 本儀器的工作環(huán)境溫度40，需防塵。實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變計(jì)性能應(yīng)變電橋?qū)嶒?yàn)?zāi)康模?、觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。 2、測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。3、比較各橋路間的輸出關(guān)系。實(shí)驗(yàn)原理： 本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明箔式應(yīng)變片及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，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(guò)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、

15、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為R1/ R1、R2/ R2、R3/ R3、R4/ R4 ，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R1= R2= R3= R4=R，。 實(shí)驗(yàn)所需部件： 直流穩(wěn)壓電源+4V、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、貼于主機(jī)工作臺(tái)懸臂梁上的箔式應(yīng)變計(jì)、螺旋測(cè)微儀、數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1、連接主機(jī)與模塊電路電源連接線，差動(dòng)放大器增益置于最大位置（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，差?dòng)放大器“+”“”輸入端對(duì)地用實(shí)驗(yàn)線短路。輸出端接電壓表2V檔。開(kāi)啟主機(jī)電源，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)零后模塊上的“增益、調(diào)零

16、”電位器均不應(yīng)再變動(dòng)。圖1 應(yīng)變電橋測(cè)試橋路2、觀察貼于懸臂梁根部的應(yīng)變計(jì)的位置與方向，按圖（1）將所需實(shí)驗(yàn)部件連接成測(cè)試橋路，圖中R1、R2、R3分別為模塊上的固定標(biāo)準(zhǔn)電阻，R為應(yīng)變計(jì)（可任選上梁或下梁中的一個(gè)工作片），圖中每?jī)蓚€(gè)節(jié)之間可理解為一根實(shí)驗(yàn)連接線，注意連接方式，勿使直流激勵(lì)電源短路。將螺旋測(cè)微儀裝于應(yīng)變懸臂梁前端永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)測(cè)微儀使懸臂梁基本處于水平位置。3、確認(rèn)接線無(wú)誤后開(kāi)啟主機(jī)，并預(yù)熱數(shù)分鐘，使電路工作趨于穩(wěn)定。調(diào)節(jié)模塊上的WD電位器，使橋路輸出為零。4、用螺旋測(cè)微儀帶動(dòng)懸臂梁分別向上和向下位移各5mm ,每位移1mm記錄一個(gè)輸出電壓值，并記入下表：位移mm 電壓V根據(jù)

17、表中所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上做出VX曲線，計(jì)算靈敏度S：S=。注意事項(xiàng)：1、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)連接線是否完好，學(xué)會(huì)正確插拔連接線，這是順利完成實(shí)驗(yàn)的基本保證。2、由于懸臂梁彈性恢復(fù)的滯后及應(yīng)變片本身的機(jī)械滯后，所以當(dāng)螺旋測(cè)微儀回到初始位置后橋路電壓輸出值并不能馬上回到零，此時(shí)可一次或幾次將螺旋測(cè)微儀反方向旋動(dòng)一個(gè)較大位移，使電壓值回到零后再進(jìn)行反向采集實(shí)驗(yàn)。3、實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者用螺旋測(cè)微儀進(jìn)行位移后應(yīng)將手離開(kāi)儀器后方能讀取測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓數(shù)，否則雖然沒(méi)有改變刻度值也會(huì)造成微小位移或人體感應(yīng)使電壓信號(hào)出現(xiàn)偏差。4、因?yàn)槭切⌒盘?hào)測(cè)試，所以調(diào)零后電壓表應(yīng)置2V檔。實(shí)驗(yàn)二 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直流半橋測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獍?/p>

18、導(dǎo)體應(yīng)變電橋的運(yùn)用。實(shí)驗(yàn)原理：半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)主要是根據(jù)硅半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成，當(dāng)半導(dǎo)體晶體受到作用力時(shí)，晶體除產(chǎn)生應(yīng)變外，電阻率也會(huì)發(fā)生變化。與金屬應(yīng)變片相比，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)很高，可達(dá)100200，但是在穩(wěn)定性及重復(fù)性方面都不如金屬箔式片。實(shí)際使用時(shí)都是采用全橋工作形式以達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)所需部件：半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)（二片）、直流穩(wěn)壓電源（2V）、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、螺旋測(cè)微儀、電壓表+2V RR R RWDV差放R圖2 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直流半橋測(cè)試橋路實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖（2）接入二片半導(dǎo)體應(yīng)變片和二個(gè)固定電阻，組成應(yīng)變半橋。2、用螺旋測(cè)微儀將懸臂梁調(diào)至水平，激勵(lì)電壓接2V。3、打開(kāi)主機(jī)電源，

19、調(diào)整電橋中WD電位器使電路輸出為零。4、用螺旋測(cè)微儀帶動(dòng)懸臂梁分別向上和向下位移各5mm ,每位移1mm記錄一個(gè)輸出電壓值，并記入下表：位移mm 電壓V根據(jù)表中所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上做出VX曲線，計(jì)算靈敏度S：S=。注意事項(xiàng)：由于半導(dǎo)體半橋靈敏度高，輸出信號(hào)較大，必要時(shí)可適當(dāng)減小差動(dòng)放大器增益。實(shí)驗(yàn)三 溫度傳感器鉑熱電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏K熱電阻的性能。實(shí)驗(yàn)原理：pt100鉑熱電阻的電阻值在0時(shí)為100，測(cè)溫范圍一般為-200650 ，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0T650時(shí)，RT=R0（1+AT+BT2）式中RT鉑熱電阻T時(shí)的電阻值RO鉑熱電阻在0時(shí)的電阻值A(chǔ)系數(shù)（=3.96847&

20、#215;10-31/）B系數(shù)（-5.847×10-71/2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時(shí)電橋失衡便可測(cè)得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。實(shí)驗(yàn)所需部件：鉑熱電阻（Pt100）、加熱爐、溫控器、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器與模塊處理電路接口，鉑熱電阻電路輸出端VO接電壓表。2、開(kāi)啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)鉑熱電阻電路調(diào)零旋鈕，使輸出電壓為零，電路增益適中，由于鉑電阻通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生自熱其電阻值要發(fā)生變化，因此電路有一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程。3、開(kāi)啟加熱爐，設(shè)定加熱爐溫度為100，觀察隨爐溫上升鉑電阻的阻值變化及輸出電壓變化

21、，（實(shí)驗(yàn)時(shí)主機(jī)溫度表上顯示的溫度值是加熱爐的爐內(nèi)溫度，并非是加熱爐頂端傳感器感受到的溫度）。并記錄數(shù)據(jù)填入下表：VO（mv） 做出V-T曲線，觀察其工作線性范圍。注意事項(xiàng)：加熱器溫度一定不能過(guò)高，以免損壞傳感器的包裝。實(shí)驗(yàn)四 電感式傳感器差動(dòng)變壓器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明差動(dòng)變壓器測(cè)試系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。實(shí)驗(yàn)原理：電感傳感器是一種將位置量的變化轉(zhuǎn)為電感量變化的傳感器，差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈組成，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)于變壓器副邊。差動(dòng)變壓器是開(kāi)磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的，其原理及輸出特性見(jiàn)圖（3）

22、。圖3 差動(dòng)變壓器原理及輸出特性圖4 Lv接線圖實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源、電感傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、公共電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K、螺旋測(cè)微儀、電壓表、示波器圖5差動(dòng)變壓器測(cè)試橋路實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖（5）接線，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源，示波器接相敏檢波器、端，電壓表接低通濾波器輸出端，差動(dòng)放大器稍有增益（10倍左右）即可。2、打開(kāi)主機(jī)電源，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)源輸出頻率，使次級(jí)線圈波形不失真，用手將中間鐵芯移至最左端，然后調(diào)節(jié)移相器，當(dāng)示波器兩通道所示波形正好是同相或反相時(shí)，將鐵心重新安裝到位移裝置上，用測(cè)微儀將鐵芯置于線圈中部，調(diào)節(jié)電橋WD、WA電位器使系統(tǒng)輸出電壓為零。3、用測(cè)微儀分別帶動(dòng)鐵芯向左和向右位移

23、5mm，每位移0.5mm記錄一電壓值并填入下表：位移mm0電壓V0作出V-X曲線，求出靈敏度S。 S=V/X，指出線性工作范圍。注意事項(xiàng)：觀察相敏檢波器、端波形時(shí)示波器各功能鍵及“觸發(fā)”選擇要正確，否則可能看不到正確的波形相位的變化。實(shí)驗(yàn)五 光電傳感器光敏電阻實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饷綦娮璧脑砗托阅?。?shí)驗(yàn)原理：由半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻，工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)，當(dāng)摻雜的半導(dǎo)體薄膜表面受到光照時(shí)，其導(dǎo)電率就發(fā)生變化。不同的材料制成的光敏電阻有不同的光譜特性和時(shí)間常數(shù)。由于存在非線性，因此光敏電阻一般用在控制電路中，不適用作測(cè)量元件。實(shí)驗(yàn)所需部件：光敏電阻、光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表圖6 光敏電阻測(cè)

24、試橋路 圖7 光敏電阻實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察光敏電阻，分別將光敏電阻置于光亮和黑暗之處，測(cè)得其亮電阻和暗電阻，暗電阻和亮電阻之差為光電阻值。在給定工作電壓下，通過(guò)亮電阻和暗電阻的電流為亮電流和暗電流，其差為光敏電阻的光電流。光電流越大，靈敏度越高。2、連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器接口線，光敏電阻轉(zhuǎn)換電路輸出端V0接電壓表與示波器。3、開(kāi)啟主機(jī)電源，通過(guò)改變光敏電阻的光照程度，調(diào)節(jié)控制電位器，觀察輸出電壓的變化情況。實(shí)驗(yàn)電路又是一個(gè)暗光亮燈控制電路，可以設(shè)定暗光程度，依次試驗(yàn)環(huán)境光照不同時(shí)光敏電阻控制亮燈的情況。實(shí)驗(yàn)六 光纖傳感器位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w傳感器的工作原理和性能。實(shí)驗(yàn)原理：反射

25、式光纖傳感器工作原理如圖（8）所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一束為光源發(fā)射，近紅外二級(jí)管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測(cè)物，由被測(cè)物反射的光信號(hào)經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過(guò)對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)就可得知位置量的變化。圖8 反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖（光電轉(zhuǎn)換器）、光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表、示波器、螺旋測(cè)微儀、反射鏡片實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察光纖結(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)儀所配的光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根導(dǎo)光纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。2、連接主機(jī)與實(shí)

26、驗(yàn)?zāi)K電源線及光纖變換器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直對(duì)準(zhǔn)反射片中央（鍍鉻圓鐵片），螺旋測(cè)微儀裝上支架，以帶動(dòng)反射鏡片位移。3、開(kāi)啟主機(jī)電源，光電變換器V0端接電壓表，首先旋動(dòng)測(cè)微儀使探頭緊貼反射鏡片（如兩表面不平行可稍許扳動(dòng)光纖探頭角度使兩平面吻合），此時(shí)V0輸出0，然后旋動(dòng)測(cè)微儀，使反射鏡片離開(kāi)探頭，每隔0.2mm記錄一數(shù)值并記入下表：Xmm00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.84V位移距離如再加大，就可觀察到光纖傳感器輸出特性曲線的前坡與后坡波形，作出V-X曲線，通常測(cè)量用的是線性較好的前坡范圍。注意事項(xiàng)：1、光

27、纖請(qǐng)勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤要注意保護(hù)，否則會(huì)使光通量衰耗加大造成靈敏度下降。2、每臺(tái)儀器的光電轉(zhuǎn)換器（包括光纖）與轉(zhuǎn)換電路都是單獨(dú)調(diào)配的，請(qǐng)注意與儀器編號(hào)配對(duì)使用。3、實(shí)驗(yàn)時(shí)注意增益調(diào)節(jié)，輸出最大信號(hào)以3V左右為宜，避免過(guò)強(qiáng)的背景光照射。實(shí)驗(yàn)七 霍爾式傳感器直流激勵(lì)特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅鞯闹绷骷?lì)特性。實(shí)驗(yàn)原理：霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的磁電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)霍爾元件位于由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場(chǎng)中時(shí)就成了霍爾位移傳感器。霍爾元件通以恒定電流時(shí)，就有霍爾電勢(shì)輸出，霍爾電勢(shì)的大小正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度（磁場(chǎng)位置），當(dāng)所處的磁場(chǎng)方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改變。WDR+2V差

28、動(dòng)放大器 電壓表圖9霍爾傳感器直流激勵(lì)特性測(cè)試橋路實(shí)驗(yàn)所需部件：霍爾傳感器、直流穩(wěn)壓電源（2V）、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表、測(cè)微儀實(shí)驗(yàn)步驟：1、安裝好模塊上的梯度磁場(chǎng)及霍爾傳感器，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源及傳感器接口，確認(rèn)霍爾元件直流激勵(lì)電壓為2V，霍爾元件另一激勵(lì)端接地，實(shí)驗(yàn)接線按圖（9）所示，差動(dòng)放大器增益10倍左右。2、用螺旋測(cè)微儀調(diào)節(jié)精密位移裝置使霍爾元件置于梯度磁場(chǎng)中間，并調(diào)節(jié)電橋直流電位器WD，使輸出為零。3、從中點(diǎn)開(kāi)始，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微儀，前后移動(dòng)霍爾元件各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值，并記入下表：Xmm0V0mv0作出V-X曲線，求得靈敏度和線性工作范圍。如出現(xiàn)非線性情況，請(qǐng)查找原因。注意事項(xiàng)：直流激勵(lì)電壓只能是2V，不能接+2V(4V)否則銻化銦霍爾元件會(huì)燒壞。實(shí)驗(yàn)八 電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器的原理和性能。實(shí)驗(yàn)原理：電渦流傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，在與其平行的金屬片上會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率，導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離X有關(guān)，當(dāng)平面線圈、被測(cè)體（渦流片）、激勵(lì)源確定