傳感器技術(shù)實驗指導(dǎo)書N(ZY13Sens12SB版)

1、傳感器技術(shù)實驗指導(dǎo)(ZY13Sens12SB版)電子信息工程系前言傳感器是機電一體化中各種設(shè)備和裝置的“感覺器官”，它將各種各樣形態(tài)各異的信息量轉(zhuǎn)換成能夠被直接檢測的信號。在當(dāng)今信息社會的時代，如果沒有傳感器，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將無法發(fā)展。傳感器在機電一體化系統(tǒng)乃至整個現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占有極其重要的地位。為了適應(yīng)這一時代發(fā)展的需要，全國各大中專院校及各類職業(yè)技術(shù)學(xué)校都相繼將傳感器教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)，作為電子、電器、測控以及工業(yè)自動化類專業(yè)的一門必修課。ZY13Sens12SEffl傳感器技術(shù)實驗臺是根據(jù)傳感器的教學(xué)大綱，綜合多所院校老師的教學(xué)意見開發(fā)的傳感器系列實驗系統(tǒng)。主要用于各大、中專院校及職業(yè)院

2、校開設(shè)的傳感器原理及技術(shù)、自動化檢測技術(shù)、非電量電測技術(shù)、工業(yè)自動化儀表及控制、機械量電測等課程的實驗教學(xué)。ZY13Sens12SB型傳感器技術(shù)實驗臺采用的大部分傳感器雖然是教學(xué)傳感器（透明結(jié)構(gòu)便于教學(xué)）,但其結(jié)構(gòu)與線路是工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，希望通過實驗幫助廣大學(xué)生加強對書本知識及實驗原理的理解，并在實驗進(jìn)行的過程中通過信號的拾取、轉(zhuǎn)換、分析，掌握作為一個科技工作者應(yīng)具備的基本的操作技能與動手能力第一章傳感器實驗臺介紹1第二章使用說明5第三章傳感器實驗臺實驗指導(dǎo)6實驗一金屆箔式應(yīng)變片性能一單臂電橋6實驗二金屆箔式應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較7實驗三差動變壓器的性能9實驗四霍爾式傳感器位移特性及其應(yīng)

3、用11實驗五壓電傳感器引線電容對電壓放大器、電荷放大器的影響12實驗六光纖傳感器的位移測量實驗14第一章傳感器實驗臺介紹第一節(jié)傳感器實驗儀臺體簡介實驗儀主要由四部分組成：傳感器安裝臺、顯示與激勵源、傳感器符號及引線單元、處理電路單元。一、傳感器安裝臺部分裝有雙平行振動梁（應(yīng)變片、熱電偶、PN結(jié)、熱敏電阻、加熱器、壓電傳感器、梁自由端的磁鋼）、激振線圈、雙平行梁測微頭、光纖傳感器的光電變換座、光纖及探頭小電機、電渦流傳感器及支座、電渦流傳感器引線插孔、霍爾傳感器的四個方形磁鋼、振動平臺（圓盤）測微頭及支架、振動圓盤（圓盤磁鋼、激振線圈、霍爾片、電渦流檢測片、差動變壓器的可動磁芯、電容傳感器的動片

4、組、磁電傳感器的可動磁芯）、擴散硅壓阻式壓力傳感器、氣敏傳感器及濕敏元件。二、顯示及激勵源部分包括電機控制單元、主電源、直流穩(wěn)壓電源（土2V土10V檔位調(diào)節(jié)）、電壓數(shù)字顯示表、頻率數(shù)字顯示表、音頻振蕩器、低頻振蕩器、+15V不可調(diào)穩(wěn)壓電源。三、實驗主面板上傳感器符號單元所有傳感器（包括激振線圈）的引線都從內(nèi)部引到這個單元上的相應(yīng)符號中，實驗時傳感器的輸出信號（包括激勵線圈引入低頻激振器信號）按符號從這個單元插孔引線。四、處理電路單元由電橋單元、差動放大器、電容放大器、電壓放大器、移相器、相敏檢波器、電荷放大器、低通濾波器、渦流變換器等單元組成。ZY13Sens12B或驗儀共有15種傳感器，配上

5、一臺雙線（雙蹤）通用示波器可做幾十種實驗。教師也可以利用傳感器及處理電路開發(fā)實驗項目。第二節(jié)傳感器參數(shù)性能說明雙平行振動梁的自由端及振動圓盤下面各裝有磁鋼，通過各自測微頭或激振線圈接入低頻激振器Vo可做靜態(tài)或動態(tài)測量。（注：激振線圈I控制振動盤，激振線圈II控制振動雙平衡梁。做實驗時注意正確接線。）一、差動變壓器量程:>5mm直流電阻：5Q10Q由一個初級、二個次級線圈繞制而成的透明空心線圈，鐵芯為軟磁鐵氧體。二、電渦流位移傳感器量程:>1mm直流電阻：1Q2Q多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬渦流片組成。三、霍爾式傳感器量程:>±2mm直流電阻：激勵源端口：500Q1

6、.5KQ輸出端口：300Q-500Q。日本JVC公司生產(chǎn)的線性半導(dǎo)體霍爾片，它置于方形磁鋼構(gòu)成的梯度磁場中。四、熱電偶直流電阻：10Q左右由兩個銅一康銅熱電偶串接而成，分度號為T,冷端溫度為環(huán)境溫度。五、電容式傳感器量程：>土2mm由兩組定片和一組動片組成的差動變面積式電容。六、熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻NTC:溫度系數(shù)為負(fù)，25C時為10KQ。七、光纖傳感器由多模光纖、發(fā)射、接收電路組成的導(dǎo)光型傳感器，線性范圍A2mm。紅外線發(fā)射、接收、直流電阻：500Q1.5kQ2X60股Y形、半圓分布。八、壓阻式壓力傳感器量程：10Kpa（差壓）供電：<6V直流電阻：Vs+Vs：350Q450Q

7、Vo+Vo:3KQ3.5KQ;美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的MPX型壓阻式差壓傳感器，具有溫度自補償功能，先進(jìn)的X型工作片（帶溫補）。九、壓電加速度計PZT-5雙壓電晶片和銅質(zhì)量塊構(gòu)成。諧振頻率：>10KHz，電荷靈敏度:q>20pc/g。十、應(yīng)變式傳感器箔式應(yīng)變片阻值：350Q、應(yīng)變系數(shù)：2H一、PN吉溫度傳感器：利用半導(dǎo)體PN結(jié)良好的線性溫度電壓特性制成的測溫傳感器，能直接顯示被測溫度。靈敏度：-2.1mV/Co十二、磁電式傳感器0.21X1000直流電阻：30Q40Q由線圈和動鐵（永久磁鋼）組成，靈敏度：0.5v/m/s十三、氣敏傳感器MQ3型對酒精敏感的氣敏傳感器；測量范圍：502

8、000ppm。十四、濕敏電阻高分子薄膜電阻型：Rh:幾兆Q一幾千Q響應(yīng)時間：吸濕、脫濕時間小于10秒。濕度系數(shù)：0.5Rh%/C測量范圍：10%95%工作溫度：0C50C第三節(jié)變換電路原理簡介傳感器實驗儀共有九種變換電路，其實驗插孔均從面板上引出，按實驗指導(dǎo)搭建電路可完成所有的實驗。一、電橋用于組成應(yīng)變電橋，提供組橋插座，標(biāo)準(zhǔn)電阻和交、直流調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。二、差動放大器通頻帶010KHz。可接成同相、反相、差動結(jié)構(gòu)，增益為1-100倍直流放大器。三、電容變換器由高頻振蕩，放大和雙T電橋組成的處理電路。四、電壓放大器增益約為5倍；同相輸入；通頻帶010KHz。五、移相器允許最大輸入電壓10Vp-p;

9、移相范圍A土20o（5KHz時）。六、相敏檢波器可檢波電壓頻率010KHz;允許最大輸入電壓10Vp-p。極性反轉(zhuǎn)整形電路與電子開關(guān)構(gòu)成的檢波電路。七、電荷放大器電容反饋型放大器，用于放大壓電傳感器的輸出信號。八、低通濾波器由50Hz陷波器和RC濾波器組成，轉(zhuǎn)折頻率35Hz左右。九、渦流變換器輸出電壓|8|V（探頭離開被測物）變頻式調(diào)幅變換電路，傳感器線圈是振蕩電路中的電感元件。十、光電變換座由紅外發(fā)射、接收組成。第四節(jié)其它部分簡介一、二套顯示儀表1、數(shù)字式電壓表三位半數(shù)顯，電壓范圍0200mV、0-2V、020V。2、數(shù)字式頻率表五位數(shù)顯，頻率范圍1HZ10KHZo二、二種振蕩器1、首頻振蕩

10、器1KHz10KHz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V輸出連續(xù)可調(diào)，180、0°反相輸出,Lv端最大功率輸出電流0.5A。2、低頻振蕩器130Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V輸出連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流0.5A。三、二套懸臂梁、測微頭雙平行式懸臂梁二副（其中一副為應(yīng)變梁，另一副裝在內(nèi)部與振動圓盤相連），梁端裝有永久磁鋼、激振線圈和可拆卸式螺旋測微頭，可進(jìn)行位移與振動實驗。四、電加熱器二組電熱絲組成，加熱時可獲得高于環(huán)境溫度30C左右的升溫（注意加熱時間不要超過2分鐘）。五、測速電機一組由可調(diào)的低噪聲高速直流風(fēng)扇組成，與光電、光纖、渦流傳感器配合進(jìn)行測速實驗。六、二組穩(wěn)壓電源直流+15V，

11、主要提供溫度實驗時的加熱電源，最大激勵1.5A。+2V一土10V分五檔輸出，最大輸出電流1.5A。提供直流激勵源。第二章使用說明一、使用本儀器前，請先熟悉儀器的基本狀況，對各傳感器激勵信號的大小、信號源、顯示儀表、位移及振動結(jié)構(gòu)的工作范圍做到心中有數(shù)。二、了解測試系統(tǒng)的基本組成：合適的信號激勵源r傳感器r處理電路（傳感器狀態(tài)調(diào)節(jié)機構(gòu)）r儀表顯示（或圖象顯示）三、實驗操作時，在用實驗連接線接好各系統(tǒng)并確認(rèn)無誤后方可打開電源，各信號源之間嚴(yán)禁用連接線短路，變換電路電源的引入尤要注意標(biāo)志端對準(zhǔn)后插入；如開機后發(fā)現(xiàn)信號燈、數(shù)字表有異常狀況，應(yīng)立即關(guān)機，查清原因后再進(jìn)行實驗。四、實驗連接線插頭為燈籠狀簧

12、片結(jié)構(gòu)，插入插孔即能保證接觸良好，不須旋轉(zhuǎn)鎖緊，為延長使用壽命，請捏住插頭插拔。五、實驗指導(dǎo)中的“注意事項”不可忽略。傳感器的激勵信號不準(zhǔn)隨意加大，否則會造成傳感器永久性的損壞。六、本實驗儀為教學(xué)實驗用儀器，而非測量用儀器，各傳感器在其工作范圍內(nèi)有一定的線性和精度，但不能保證在整個信號變化范圍都是呈線性變化。限于實驗條件，有些實驗只能做為定性演示（如濕敏、氣敏傳感器），能完成實驗指導(dǎo)書中的實驗內(nèi)容，則整臺儀器正常。七、本儀器的工作環(huán)境溫度V40C,需防塵。八、本實驗儀器在儀表面板上安裝的電機轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)下方的開關(guān)是控制光纖實驗時的光源的，在進(jìn)行光纖實驗時請打開，不用時請關(guān)閉。第三章傳感器實驗臺實驗

13、指導(dǎo)實驗一金屬箔式應(yīng)變片性能一單臂電橋一、實驗?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。二、實驗內(nèi)容：了解金屬箔式應(yīng)變片，單臂電橋的工作原理和工作情況。（用測微頭實現(xiàn)）三、實驗儀器：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動放大器、雙平行梁測微頭、一片應(yīng)變片、電壓表、主、副電源。四、實驗原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，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/RKu式中R/R為電阻絲電阻相對變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，u=l/l為電阻絲長度相對變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被

14、測部位受力狀態(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相應(yīng)的受力狀態(tài)。對單臂電橋輸出電壓UolEKu/4。五、實驗注意事項：1、直流穩(wěn)壓電源打到土2V檔，電壓表打到2V檔，差動放大增益最大。2、電橋上端虛線所示的四個電阻實際上并不存在，僅作為一標(biāo)記，目的是為了學(xué)學(xué)生組橋容易。3、做此實驗時應(yīng)將低頻振蕩器的幅度旋至最小，以減小其對直流電橋的影響。六、實驗步驟：1、了解所需單元、部件在實驗儀上的所在位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片和一片補償應(yīng)變片，測微頭在雙平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右調(diào)節(jié)。2、將

15、差動放大器調(diào)零：用連線將差動放大器的正（+）、負(fù)（）、地短接。將差動放大器的輸出端與電壓表的輸入插口Vi相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋鈕使電壓表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。3、根據(jù)圖1接線。R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。RX=R4為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置土4V檔，電壓表置20V檔。調(diào)節(jié)測微頭脫離雙平行梁，開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1,使電壓表顯示為零，然后將電壓表置2V當(dāng)，再調(diào)電橋W1（慢慢地調(diào)），使電壓表顯示為零。4、將測微頭轉(zhuǎn)動到10mm刻度附近，安裝到雙平衡梁的自由端（與自由端磁鋼吸合），調(diào)節(jié)測微頭支柱的高度（梁

16、的自由端跟隨變化）使電壓表顯示最小，再旋動測微頭，使電壓表顯示為零（細(xì)調(diào)零），這時的測微頭刻度為零位的相應(yīng)刻度。5、往下或往上旋動測微頭，使梁的自由端產(chǎn)生位移記下電壓表顯示的值。建議每旋動測微頭一周即X=0.5mm記一個數(shù)值填入下表：位移（mm電壓（m06、根據(jù)所得結(jié)果計算靈敏度SV/X（式中X為梁的自由端位移變化，V為相應(yīng)電壓表顯示的電壓相應(yīng)變化）。7、實驗完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。七、實驗報告：在實驗報告中填寫實驗報告一，詳細(xì)記錄實驗過程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實驗原理。八、實驗思考題：本實驗電路對直流穩(wěn)壓電源和對放大器有何要求？實驗二金

17、屬箔式應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較一、實驗?zāi)康模?、驗證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間關(guān)系。2、比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度并得出相應(yīng)的結(jié)論。二、實驗內(nèi)容：金屬箔式應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較。（用測微頭實現(xiàn)）三、實驗儀器：直流穩(wěn)壓電源、差動放大器、電橋、電壓表、測微頭、雙平行梁、應(yīng)變片、主、副電源。四、實驗原理：已知單臂、半橋和全橋電路的二R分別為R=R、2R=R、4R/R。根據(jù)戴維南定理可以得出單臂電橋的輸出電壓近似等于UoiEKu/4,于是對應(yīng)半橋和全橋的電壓靈敏度分別為EKu/2和EKu。由此可知，當(dāng)E和電阻相對變化一定時，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。五、實驗注意事

18、項：1、直流穩(wěn)壓電源打到土2V檔，電壓表打到2V檔，差動放大器增益打到最大。2、在更換應(yīng)變片時應(yīng)將電源關(guān)閉。3、在實驗過程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載，應(yīng)將電壓量程擴大。4、在本實驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統(tǒng)不能正常工作5、接全橋時請注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向。六、實驗步驟：1、將差動放大器調(diào)零：用連線將差動放大器的正（+）、負(fù)（）、地短接。將差動放大器的輸出端與電壓表的輸入插口Vi相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋鈕使電壓表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。2、按圖1接線，圖中R4為應(yīng)變片，r及W1為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。3、調(diào)整測微頭使雙平行梁處于水平位

19、置（目測），將直流穩(wěn)壓電源打到土4V檔。選擇適當(dāng)?shù)姆糯驠增益，然后調(diào)整電橋平衡電位器W1,使表頭顯示為零（需預(yù)熱幾分鐘表頭才能穩(wěn)定下來）。4、旋轉(zhuǎn)測微頭，使梁移動，每隔0.5mm讀一個數(shù)，將測得數(shù)值填入下表，然后關(guān)閉主、副電源。位移（mm電壓（m"5、保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片即取二片受力方向不同應(yīng)變片，形成半橋，調(diào)節(jié)測微頭使梁到水平位置（目測），調(diào)節(jié)電橋W1使電壓表顯示表顯示為零，重復(fù)4過程同樣測得讀數(shù)，填入下表。位移（mm電壓（m"6、保持差動放大器增益不變，將R1,R2兩個固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片（即R1換成，R2換成此）

20、組橋時只要掌握對臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，否則相互抵消沒有輸出。接成一個直流全橋，調(diào)節(jié)測微頭使梁到水平位置，調(diào)節(jié)電橋W1同樣使電壓表顯示為零。重復(fù)4過程將讀出數(shù)據(jù)填入下表。位移（mm電壓（m"7、在同一坐標(biāo)紙上描出X-V曲線，比較三種接法的靈敏度。七、實驗報告：在實驗報告中填寫實驗報告二，詳細(xì)記錄實驗過程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實驗原理。八、實驗思考題：單臂電橋、半橋、全橋的靈敏度有何關(guān)系？實驗三差動變壓器的性能一、實驗?zāi)康牧私獠顒幼儔浩髟砑肮ぷ魈匦?。二、實驗?nèi)容驗證變壓器式電感傳感器的原理和工作特性。三、實驗儀器差動變

21、壓器實驗?zāi)０濉y微頭、雙線示波器、差動變壓器、音頻信號源（音頻振蕩器）、直流電源、萬用表。四、實驗原理差動變壓器由一只初級線圈和二只次級線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應(yīng)電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減少，將兩只次級反向串接（同名端連接），就引出差動輸出。其輸出電勢反映出被測體的移動量。五、實驗注意事項1、音頻振蕩器4KHz-8KHz之間，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/div,第二通道靈敏度10mv/div，觸發(fā)選擇打到第一通道，主、副電源

22、關(guān)閉。2、差動變壓器次級的兩個線圈必須接成差動形式（同名端相接）。注意傳感器引線的接法：紅線接1號端子；黑線接2號端子；藍(lán)線接3號端子；綠線接4號端子；黃線接5、6號端子。3、音頻振蕩器的信號必須從LV輸出端輸出。六、實驗步驟1、根據(jù)圖3-1,將差動變壓器裝在差動變壓器實驗?zāi)０迳稀?、將傳感器引線插頭插入實驗?zāi)０宓牟遄?，在模塊上按3-2接線，1、2接示波器第一通道，3、4接示波器第二通道。音頻振蕩器信號必須從主控臺中Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率，輸出頻率為45KHz（可用主控臺的頻率表Fin來監(jiān)測）。調(diào)節(jié)輸出幅度為峰一峰值Vpp=4V（可用示波器監(jiān)測）。接示波器第差姑夏壓扇、電睿傳密p

23、c圖3-1差動變壓器安裝示意圖45KHZ音頻振蕩器VP-P4VL2-L3:*大圖3-2雙線示波器與差動變壓器連線示意圖為最小，這時可Vp-p最小開始3、旋動測微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰一峰值Vp-p以左右位移，假設(shè)其中一個方向為正位移，另一個方向位稱為負(fù)，從旋動測微頭，每隔0.5mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下表，再由Vp-p最小處反向位移做實驗，在實驗過程中，注意左、右位移時，初、次級波形的相位關(guān)系。X(mm)V(mv)p-p4、實驗過程中注意差動變壓器輸出的最小值即為差動變壓器的零點殘余電壓大小。根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出Vop-pX曲線，作量程為土mm±3mnM敏度和

24、非線性誤差七、實驗報告在實驗報告中填寫實驗報告三，詳細(xì)記錄實驗過程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實驗原理。八、實驗思考題1、試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？2、當(dāng)差動變壓器中磁棒的位置由上到下變化時，雙蹤示波器觀察到的波形相位會發(fā)生怎樣的變化？用測微頭調(diào)節(jié)振動平臺位置，使示波器上觀察到的差動變壓器的輸出端信號為最小，這個最小電壓稱作什么？由于什么原因造成？實驗四霍爾式傳感器位移特性及其應(yīng)用一、實驗?zāi)康?、了解霍爾式傳感器的原理與特性。2、了解霍爾式傳感器在靜態(tài)測量中的應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容1、利用霍爾式傳感器的特性在直流激勵下測量靜態(tài)位移。2、利用霍爾傳感器的特

25、性用于電子秤的應(yīng)用。三、實驗儀器霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器、電壓表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭、缺碼、振動平臺、主、副電源。四、實驗原理霍爾式傳感器是由工作在四個方形磁鋼組成的梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時，霍爾元件就有電勢輸出?；魻栐谔荻却艌鲋猩稀⑾乱苿訒r，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態(tài)位移。電子秤實驗原理即霍爾傳感器的直流激勵特性原理。通過對電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量的對應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即可成為一臺原始電子秤。五、實驗注意事項1、利用霍爾式傳感器的特性在直流激勵下測量靜

26、態(tài)位移。1）差動放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置20V檔，直流穩(wěn)壓電源置土2V檔,關(guān)閉主、副電源。2）由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。3）一旦調(diào)整好后，測量過程中不能移動磁路系統(tǒng)。4）激勵電壓不能過大，以免損壞霍爾片。2、利用霍爾傳感器的特性用于電子秤的應(yīng)用。1）直流穩(wěn)壓電源置土2V檔，電壓表置2V檔，主、副電源關(guān)閉。2）此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以缺碼和重物不應(yīng)太重。3）缺碼應(yīng)置于平臺的中間部分，避免平臺傾斜。六、實驗步驟1、利用霍爾式傳感器的特性在直流激勵下測量靜態(tài)位移。1）了解霍爾式傳感器的結(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

27、在實驗儀的振動圓盤上，四個方形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)零后，增益置最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖4-1接線，W1r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖4-1霍爾傳感器接線圖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方形磁鋼上下之間正中位置。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0.1mm讀一個數(shù)，將讀數(shù)填入下表:X(mm)V(v)作出VX曲線指出線性范圍，求出靈敏度，關(guān)閉主、副電源?？梢?，本實驗測出的實際上是磁場情況，磁場分布為梯度磁場。位移測量的線性度，靈敏度與磁場分布有很大關(guān)系。6

28、）實驗完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。2、利用霍爾傳感器的特性用于電子秤的應(yīng)用。1）開啟主、副電源將差動放大器調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。2）調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺并遠(yuǎn)離振動臺。3）按圖4-1接線，開啟主、副電源，將系統(tǒng)調(diào)零。4）差動放大器增益調(diào)至最小位置，然后不再改變。5）在稱重平臺上放上石去碼，填入下表：W(g)V(v)七、實驗報告在實驗報告中填寫實驗報告四，詳細(xì)記錄實驗過程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實驗原理。八、實驗思考題霍爾傳感器的特點？實驗五壓電傳感器引線電容對電壓放大器、電荷放大器的影響一、實驗?zāi)康模候炞C引線電容對電壓放大器的影響，了解電荷放大器的原理和

29、使用。二、實驗內(nèi)容：采用相同的測試電路，了解引線對電壓放大器和電荷放大器的影響。三、實驗儀器：低頻振蕩器、電壓放大器、電荷放大器、低通濾波器、相敏檢波器、電壓表、單芯屏蔽線、差動放大器、直流穩(wěn)壓源、雙線示波器。四、實驗原理：壓電傳感器的前置放大器有兩個作用：一是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出；二是放大壓電傳感器輸出的弱信號。根據(jù)壓電傳感器的工作原理及其等效電路，它的輸出可以是電壓信號也可以是電荷信號。因此設(shè)計前置放大器也有兩種形式：一種是電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。五、實驗注意事項：1、低頻振蕩器的幅度

30、旋鈕置于最小，電壓表置于20V檔，差動放大器增益旋鈕至最小，直流穩(wěn)壓電源輸出置于4V檔。2、低頻振蕩器的幅度要適當(dāng)，以免引起波形失真。3、梁振動時不應(yīng)發(fā)生碰撞，否則將引起波形畸變，不再是正弦波。4、由于梁的相頻特性影響，壓電式傳感器的輸出與激勵信號一般不為1800,故表頭有較大跳動，此時，可以適當(dāng)改變激勵信號頻率，使相敏檢波輸出的兩個半波盡可能平衡，以減少電壓表跳動。六、實驗步驟：1、按圖5-1接線，相敏檢波器參考電壓從直流輸入插口輸入，差動放大器的增益旋鈕旋到適中。直流穩(wěn)壓電源打到土4V檔。圖5-1接線圖2、示波器的兩個通道分別接到差動放大器和相敏檢波器的輸出端。3、開啟電源，觀察示波器上顯示的波形，適當(dāng)調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度旋鈕，使差動放大器的輸出波形較大且沒有明顯的失真。4、觀察相敏檢波器輸出波形，解釋所看到的現(xiàn)象。調(diào)整電位器，使差動放大器的直流成份減少到零，這可以通過觀察相敏檢波器輸出波形而達(dá)到，為什么？5、適當(dāng)增大差動放大器的增益，使電壓表的指示值為某一整數(shù)值（如1.5V）。6、將電壓放大器換成電荷