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文檔簡介
1、實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉電阻應(yīng)變式傳感器在位移測量中的應(yīng)用2 比較單臂電橋、雙臂電橋和雙差動全橋式電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度3 比較半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器和金屬電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度4 通過實(shí)驗(yàn)熟悉和了解電阻應(yīng)變式傳感器測量電路的組成及工作原理二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 單臂電橋、雙臂電橋和雙差動全橋組成的位移測量電路,2 半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器位移測量電路。三實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)零。開啟儀器電源,差動放大器增益置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
2、輸入端對地短路,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。2按圖(1)將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測試橋路。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)。直流激勵電源為±4V。4V RR24V R3 R1WDV圖(1)測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上,并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。3接線無誤后開啟儀器電源,預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD電位器,使測試系統(tǒng)輸出為零。1 旋動測微頭,帶動懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動,以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出電壓為零起
3、點(diǎn),向上和向下移動各6mm,測微頭每移動1mm記錄一個差動放大器輸出電壓值,并列表。2 計(jì)算各種情況下測量電路的靈敏度S。SUx表1 金屬箔式電阻式應(yīng)變片單臂電橋位移x(mm)-6-5-4-3-2-10123456輸出U0(mV)1208554304-34-74-108-147-184-235平均靈敏度S(mV/mm)35.5表2 金屬箔式電阻式應(yīng)變片雙臂電橋位移x(mm)-6-5-4-3-2-10123456輸出U0(mV)236180123590-53-108-163-222-282-339平均靈敏度S(mV/mm)57.5表3 半導(dǎo)體應(yīng)變片雙臂電橋位移x(mm)-6-5-4-3-2-10
4、123456輸出U0(mV)558040502610129010-980-2370-3770-5300-6810-8360平均靈敏度S(mV/mm)1394實(shí)驗(yàn)二移相器與相敏整流器一實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本次實(shí)驗(yàn)了解并掌握感測技術(shù)中常用的信號處理電路的組成與功能。1、熟悉由運(yùn)算放大器構(gòu)成移相電路的組成與工作原理。2、熟悉相敏檢波器的工作原理及其使用方法。3、觀測移相電路的功能及其使用方法。4、熟悉相敏檢波器在檢測技術(shù)中的運(yùn)用。5、進(jìn)一步熟悉并掌握常用電子測量儀器的運(yùn)用。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、移相器的功能檢測2、移相器的頻率特性檢測3、移相器李沙育圖形觀測4、相敏檢波器的直流控制功能檢測5、相敏檢波器的交流控制功
5、能檢測6、相敏檢波器檢幅特性測量7、相敏檢波器的鑒相特性三實(shí)驗(yàn)原理下圖為移相器電路示意圖。相敏檢波電路如下圖所示:圖中為輸入信號端,為輸出端,為交流參考電壓電輸入端,為直流參考電壓輸入。當(dāng)、端輸入控制電壓信號時(shí),通過差動放大器的作用使D和J處于開關(guān)狀態(tài),從而把端輸入的正弦信號轉(zhuǎn)換成半波整流信號。2 3533V出R2 22KC1 104R1 30KW 51KR5 2K2R4 30KR3 30KV入76 5JD1四實(shí)驗(yàn)步驟1將音頻振蕩器頻率、幅度旋鈕居中,輸出信號(0°或180°均可)。接相敏檢波器輸入端。2將直流穩(wěn)壓電源+2V檔輸出電壓(正或負(fù)均可)接相敏檢波器端。3示波器兩
6、通道分別接相敏輸入、輸出端,觀察輸入、輸出波形的相位關(guān)系和幅值關(guān)系。4改變端參考電壓的極性,觀察輸入、輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由此可以得出結(jié)論:當(dāng)參考電壓為正時(shí),輸入與輸出同相,當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí),輸入與輸出反相。5將音頻振蕩器0°端輸出信號送入移相器輸入端,移相器的輸出端與檢敏檢波器的參考輸入端連接,相敏檢波器的信號輸入端接音頻0°輸出。6用示波器兩通道觀察附加觀察插口、的波形??梢钥闯觯嗝魴z波器中整形電路的作用是將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波,使相敏檢波器中的電子開關(guān)能正常工作。7將相敏檢波器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接,低通輸出端接數(shù)字電壓表20V檔。8示波器兩通道分
7、別接相敏檢波器輸入、輸出端。9適當(dāng)調(diào)節(jié)音頻振蕩器幅值旋鈕和移相器“移相”旋鈕,觀察示波器中波形變化和電壓表電壓值變化,然后將相敏檢波器的輸入端改接至音頻振蕩器180°輸出端口,觀察示波器和電壓表的變化。由上可以看出,當(dāng)相敏檢波器的輸入信號與開關(guān)信號同相時(shí),輸出為正極性的全波整流信號,電壓表指示正極性方向最大值,反之,則輸出負(fù)極性的全波整流波形,電壓表指示負(fù)極性的最大值。五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)音頻的輸出頻率(HZ)48548333輸出CH2(°)8061036輸入CH1(°)8921094實(shí)驗(yàn)三 電渦流式傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、工作特性。2.通
8、過實(shí)驗(yàn)說明不同的渦流感應(yīng)材料對電渦流傳感器特性的影響。3通過實(shí)驗(yàn)掌握用電渦流傳感器測量振幅的原理和方法。4了解電渦流傳感器在靜態(tài)測量中的應(yīng)用。5了解電渦流傳感器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)電路圖及原理: 圖(1)電渦流式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,與其平行的金屬片上感應(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、被測體(渦流片)、激勵源已確定,并保持環(huán)境溫度不變,阻抗Z只與X距離有關(guān)。將阻抗變化經(jīng)渦流變換器變換成電壓V輸出,則輸出電壓是距離X的單值函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件:電渦流線圈、
9、金屬渦流片、電渦流變換器、測微頭、示波器、電壓表、三種金屬渦流片。四、實(shí)驗(yàn)步驟:1按圖連線,差動放大器調(diào)零,將電渦流傳感器對準(zhǔn)金屬圓盤。2旋轉(zhuǎn)測微器旋鈕移動振動臺,使電渦流傳感器與金屬片接觸,此時(shí)渦流變換器的輸出電壓為零,由此開始向上旋轉(zhuǎn)測微器旋鈕,每隔0.5mm用電壓表讀取變換器的輸出電壓,將數(shù)據(jù)填入表1。3分別將銅片和鋁片代替鐵片,重復(fù)2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別填入表2和表3。4將電渦流傳感器連支架移到金屬轉(zhuǎn)盤上方,調(diào)整到其端面距盤面0.51.0mm處,注意保持其端面與盤面的平行,不可碰擦。5渦流變換器的輸出端與數(shù)字頻率表相連,開啟電機(jī),調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,則電機(jī)轉(zhuǎn)速可由下式得到:電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率表顯示值/金屬轉(zhuǎn)
10、盤等分值×2 (本實(shí)驗(yàn)中等分值為4)五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析:表1 電渦流傳感器對鐵片的輸出特性距離(mm)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5輸出(v)-2.03-2.53-2.99-3.40-3.76-4.06-4.33-4.54-4.71-4.89-5.02-5.12表2 電渦流傳感器對銅片的輸出特性距離(mm)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5輸出(v)-3.14-3.30-3.85-4.28-4.56-4.80-5.00-5.12-5.21-5.31-5.40-5.45表3 電渦流傳感器對鋁片的輸出特性距離(mm)
11、00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5輸出(v)-3.78-4.19-4.51-4.75-4.95-5.11-5.20-5.30-5.39-5.45-5.48-5.53實(shí)驗(yàn)四 熱電式傳感器熱電偶一、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)生熱電動勢。通過測量此電動勢即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度(一般固定冷端為室溫或0),則另一端的溫度就可知,從而實(shí)現(xiàn)溫度的測量。CSY系列實(shí)驗(yàn)儀中熱電偶為銅一康銅(T分度)和鎳鉻-鎳硅(K分度)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件
12、: 熱電偶、加熱器、差動放大器、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差動放大器雙端輸入接入熱電偶,打開加熱開關(guān),迅速將差動放大器輸出調(diào)零。 3隨加熱器溫度上升,觀察差動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)算熱電勢時(shí)均應(yīng)考慮進(jìn)去。用溫度計(jì)讀出熱電偶參考端所處的室溫t1。 E(t , to)=E(t , t1)+E(t1 , to)實(shí)
13、際電動勢測量所得電勢溫度修止電動勢式中E為熱電偶的電動勢,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器中差動放大器放大倍數(shù)100倍,所以用差動放大器放大后的熱電勢并非十分精確,因此查表所得到的熱端溫度也為近似值。K分度熱電偶銅康熱電偶分度(自由端溫度0)工作端溫 度0123456789de/dt(vu)00.00000.0390.0780.1160.1550.1940.2340.2730.3120.35238.6100
14、.3910.4310.4710.5100.5500.5900.6300.6710.7110.75139.5200.7920.8320.8730.9140.9540.9951.0361.0771.1181.15940.4301.2011.2421.2841.3251.3671.4081.4501.4921.5341.57641.3401.6181.6611.7031.7451.7881.8301.8731.9161.9582.00142.4502.0442.0872.1302.1742.2172.2602.3042.3472.3912.43543.0602.4782.5222.5662.6102
15、.6542.6982.7432.7872.8312.87649.8703.9202.9653.0103.0543.0993.1443.1893.2343.2793.32544.5803.3703.4153.4913.5063.5523.5973.6433.6893.7353.78145.3903.8273.8733.9193.9654.0124.0584.1054.1514.1984.24446.01004.2914.3384.3854.4324.4794.5294.5734.6214.6684.71546.8六實(shí)驗(yàn)結(jié)果測得數(shù)據(jù)為1.4mv,假定實(shí)驗(yàn)室的室溫為23攝氏度,查表可得為0.914。
16、則1.4+0.9142.314V,查表得溫度為56°C實(shí)驗(yàn)八 熱敏式溫度傳感器測溫實(shí)驗(yàn)一、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),熱電偶一般測高溫線性較好,熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便,本實(shí)驗(yàn)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。二、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溫參考)。三、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)測出環(huán)境溫度To 并記錄。2. 打開加熱器,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記錄一個電壓值,待電壓穩(wěn)定后記下最終溫度T。T0()21222
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