傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(實(shí)際版)

檢測(cè)與變換試驗(yàn)講義 10試驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片性能試驗(yàn)〔一〕金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、根本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生氣械變形時(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：RRK式中RR為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，ll為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)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相應(yīng)的受力4狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓U EK 。4O115V4V電源、萬(wàn)用表〔自備。四、試驗(yàn)步驟：應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的R 、R 、R1 2

、R 。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)展測(cè)量判別，4R R1

R R3

350，加熱絲阻值為50左右。接入模板電源上15〔從主控箱引入，檢查無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)整增益電位器RW3

V相連，調(diào)整i試驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器RW4

〔數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到2V檔控箱電源。將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1

(模板左上方的R1

)接入電橋作為一個(gè)橋臂與R、R5

、R接成直流電橋〔R7

、R、R6

模塊內(nèi)已連接好接好電橋調(diào)零電位器R ，W4接上橋路電源上4V〔從主控箱引入〕如圖1—2所示。檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源RW1

，使數(shù)顯表顯示為零。1—2應(yīng)變式傳感器單臂電橋試驗(yàn)接線圖在電子稱(chēng)上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加破碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表500g〔200g〕砝碼加完。登記試驗(yàn)結(jié)果填入表1—1，關(guān)閉電源。依據(jù)表1—1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，SuW〔u輸出電壓變化量；W重量變化量，計(jì)算線性誤差 y 10%，式中 為輸出值與擬合直線的最f1 max FS max大偏差；y 滿(mǎn)量程輸出值。FS11單臂電橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量重量(g)電壓(mv)五、思考題：〔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?！捕辰饘俨綉?yīng)變片——半橋性能試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點(diǎn)。二根本原理不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量一樣時(shí)，其橋路輸出電壓Uo2EK 2。三、需用器件與單元：同試驗(yàn)〔一。四、試驗(yàn)步驟：傳感器安裝同試驗(yàn)〔一。做試驗(yàn)〔一〕的第2步驟，試驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零。1—3RR1 2

為試驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，留意R2

R1

受力狀態(tài)相反，馬上傳感器中兩片受力相反〔一片受拉、一片受壓〕的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接入橋路電源士4V，調(diào)整電橋調(diào)零電位器R ；進(jìn)展橋路調(diào)零，試驗(yàn)步驟3、4同W1試驗(yàn)〔一〕中4、5的步驟，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表1－2，計(jì)算靈敏度SuW，非線性誤差 。假設(shè)試驗(yàn)時(shí)很多值顯示說(shuō)明R 與R為一樣受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變f2 2 1片。1—3應(yīng)變式傳感器半橋試驗(yàn)接線圖12半橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量重量(g)電壓(mv)五、思考題：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〔〕對(duì)邊鄰邊。橋路〔差動(dòng)電橋〕〔1〕線性〔2〕應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的〔3〕調(diào)零值不是真正為零。試驗(yàn)二差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn)〔一〕差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、根本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，依據(jù)內(nèi)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則削減，將兩只次級(jí)反向串接〔同名端連接動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、需用器件與單元：差動(dòng)變壓器試驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源〔音頻振蕩器、直流電源、萬(wàn)用表。四、試驗(yàn)步驟：依據(jù)圖2—1，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器試驗(yàn)?zāi)０迳稀?—1差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖在模塊上按圖2—2接線，音頻振蕩器信號(hào)必需從主控箱中的LV端子輸出，調(diào)整5Kz可用主控箱的數(shù)顯表的頻率檔Fin輸入來(lái)監(jiān)測(cè)。調(diào)整幅度使輸出幅度為峰一峰值VPP2V〔可用示波器監(jiān)測(cè)：X軸為0.2ms／div、Y軸CH1為1／di、C2為20m／di。圖中1、、4、、6為連接線插座的插孔管腳編號(hào)。固然不看插座插孔號(hào)碼，也可以判別初次級(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X(mm)X(mm)-0mm+V(mv)VPP最小端，按圖2—2接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，觀看示波器中顯示的初級(jí)線圈波形，次級(jí)線〔LV音頻信號(hào)V 2V波形〕比較能同相和反相變化，說(shuō)明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端PP是正確的，否則連續(xù)轉(zhuǎn)變連接再判別直到正確為止。圖中2〔34〕的試驗(yàn)插孔。2—2雙線示波器與基動(dòng)變壓器連結(jié)示意圖旋動(dòng)測(cè)微頭，使示波器其次通道顯示的波形峰一峰值V 為最小。這時(shí)可以左右PP位移假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰苿t另一個(gè)方向位移為負(fù)從V 最小開(kāi)頭旋動(dòng)測(cè)微頭，PP每隔0.2mm從示波器上讀出輸出電壓V 值填入下表2-。再?gòu)腣 最小處反向位移PP PP做試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，留意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。表〔2－1〕差動(dòng)變壓器位移X值與輸出電壓V 數(shù)據(jù)表PP試驗(yàn)過(guò)程中留意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)剩余電壓大小。2－1畫(huà)出Vopp-X曲線，作出量程為主1mm、3mm靈敏度和的非線性誤差。五、思考題：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？試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？〔二〕鼓勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獬跫?jí)線圈鼓勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。二、根本原理：差動(dòng)變壓器輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：(MR2R22L21 2 iPPO

M)U

表示，式中LRP P

為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，Ui

、為鼓勵(lì)MM為初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當(dāng)時(shí)級(jí)線圈激1 2R2P

P

，則輸出電壓已受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)利。

2L2P

R2時(shí)輸出UP

與三、需用器件與單元：與試驗(yàn)(一)一樣。四、試驗(yàn)步驟：差動(dòng)變壓器安裝同試驗(yàn)(一)。接線圖同試驗(yàn)(一)。1KHzLV

〔可用主控箱的數(shù)顯表頻率檔顯示頻率〕移動(dòng)鐵芯至中間位置即輸出信號(hào)最小時(shí)的位置，調(diào)整斷R 、RW1 W2

使輸出變得更小。0.2mm在示波器上讀取一數(shù)據(jù)VPP。分別轉(zhuǎn)變鼓勵(lì)頻率為3KHz、5KHz、7KHz、9KHz1、2將測(cè)2—2。2—2不同鼓勵(lì)頻率時(shí)輸出電壓〔峰一峰值〕與位移X關(guān)系XXVOf(KHz)13579作出每一頻率時(shí)的U—XSi線?！踩巢顒?dòng)變壓器零點(diǎn)剩余電壓補(bǔ)償試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器零點(diǎn)剩余電壓補(bǔ)償方法。二、根本原理：由于差動(dòng)變壓器二只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱(chēng)，初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性，二次級(jí)的不均勻、不全都，鐵芯B—H特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零。稱(chēng)其為零點(diǎn)剩余電壓。三、需用器件與單元：音頻振蕩器、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器試驗(yàn)?zāi)０?、示波器。四、試?yàn)步驟：按圖2—3接線，音頻信號(hào)源從LV

插口輸出，試驗(yàn)?zāi)０錜1

、C、R 、R 為電1 W1 W2橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。圖2—3 零點(diǎn)剩余電壓補(bǔ)償電路利用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為2V峰一峰值。調(diào)整測(cè)微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。依次調(diào)整R 、RW1 W2

，使輸出電壓降至最小。將其次通道的靈敏度提高，觀看零點(diǎn)剩余電壓的波形，留意與鼓勵(lì)電壓相比較。從示波器上觀看，差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)剩余電壓值〔峰一峰值〔注：這時(shí)的零點(diǎn)剩余電壓經(jīng)放大后的零點(diǎn)剩余電壓V零點(diǎn)PP

/K，K為放大倍數(shù)〕五、思考題：請(qǐng)分析經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的零點(diǎn)剩余電壓波形。2—4所示線路，請(qǐng)分析原理。2—4零點(diǎn)剩余電壓補(bǔ)償電路之二試驗(yàn)三電渦流傳感器性能試驗(yàn)〔一〕電渦流傳感器位移試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、根本原理：通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)展位移測(cè)量。測(cè)微頭、鐵圖片。四、試驗(yàn)步驟：3—1安裝電渦流傳感器。圖3-1 電渦流傳感器安裝示意圖圖3-2 電渦流傳感器位移試驗(yàn)接線圖觀看傳感器構(gòu)造，這是一個(gè)扁平繞線圈。將電渦流傳感器輸出線接入試驗(yàn)?zāi)０迳蠘?biāo)有L的兩端插孔中，作為振蕩器的一個(gè)元件〔傳感器屏蔽層接地。在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。將試驗(yàn)?zāi)０遢敵龆薞o

與數(shù)顯單元輸入端Vi

20V檔。15V直流電源接到模板上，標(biāo)有十15V的插孔中。使測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開(kāi)啟主控箱電源開(kāi)關(guān)，登記數(shù)顯表讀數(shù)，然后0.2mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入表3—1。3—1電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)X(mm)V(v)3—1數(shù)據(jù)，畫(huà)出V—X曲線，依據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)展正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最正確工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為lmm、3mm5mm時(shí)的靈敏度和線性度〔可以用端基法或其它擬合直線。五、思考題：電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，假設(shè)需要測(cè)量5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？用電渦流傳感器進(jìn)展非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何依據(jù)量程使用選用傳感器?！捕潮粶y(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性影響一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獠煌谋粶y(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器性能的影響。二、根本原理：渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。三、需用器件與單元：除與試驗(yàn)二十四一樣外，另加銅和鋁的被測(cè)體小圓盤(pán)。四、試驗(yàn)步驟：傳感器安裝與試驗(yàn)(一)一樣。將原鐵圓片換成鋁和銅圓片。重復(fù)試驗(yàn)(一)步驟，進(jìn)展被測(cè)體為鋁圓片和銅圓片時(shí)的位移特性測(cè)試，分別記入表3—23—3。3—2被測(cè)體為鋁圓片時(shí)的位移為輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)X(mm)V(v)3—3被測(cè)體為銅圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)X(mm)V(v)3—23—31mm3mm〔線性度。分別比較試驗(yàn)(一)和本試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)展小結(jié)。五、思考題：當(dāng)被測(cè)體為非金屬材料如何利用電渦流傳感器進(jìn)展測(cè)試？〔三〕被測(cè)風(fēng)光積大小對(duì)電渦流傳感器的特性影響試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中其位移特性與被測(cè)體的外形和尺寸有關(guān)。二、根本原理：電渦流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，由于被測(cè)體的外形，大小不同會(huì)導(dǎo)致被測(cè)體上渦流效應(yīng)的不充分，會(huì)減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實(shí)際測(cè)量中，往往必需針對(duì)具體的被測(cè)體進(jìn)展靜態(tài)特性標(biāo)定。三、需用器件與單元：直流源、電渦流傳感器測(cè)微頭、電渦流傳感器試驗(yàn)?zāi)０?、不同外形鋁被測(cè)體二個(gè)、數(shù)顯單元。四、試驗(yàn)步驟：傳感器安裝見(jiàn)圖3—1，與前面靜態(tài)特性試驗(yàn)一樣。依據(jù)測(cè)靜態(tài)特性試驗(yàn)要求連接好測(cè)量線路。在測(cè)微頭上分別用兩種不同的被測(cè)鋁〔小圓盤(pán)、小圓柱體〕進(jìn)展電渦位移特性測(cè)3—5。3—5不同尺寸時(shí)的被測(cè)體特性數(shù)據(jù)X(mm)X(mm)V(v)1V(v)23—5數(shù)據(jù)計(jì)算目前范圍內(nèi)三種被測(cè)體的靈敏度、并說(shuō)明理由。五、思考題：10mm8mm的振動(dòng)進(jìn)展測(cè)量？試說(shuō)明具體的測(cè)試方法與操作步驟?！菜摹畴姕u流傳感器測(cè)量振動(dòng)試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量振動(dòng)的原理與方法。二、根本原理：依據(jù)電渦流傳感器動(dòng)態(tài)特性和位移特性，選擇適宜的工作點(diǎn)即可測(cè)量振幅。三、需用器件與單元：電渦流傳感試驗(yàn)?zāi)０濉㈦姕u流傳感器、低頻振蕩器、振動(dòng)源單元、直流電源、檢波、濾波模塊、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、示波器。四、試驗(yàn)步驟：2—5安裝電渦流傳感器。留意傳感器端面被測(cè)體振動(dòng)臺(tái)面〔為鋁材料〕之間的安裝距離為線性區(qū)域內(nèi)〔利用試驗(yàn)中鋁材料線性范圍。將電渦流傳感器兩端插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍢?biāo)有L的兩端插孔中，屏蔽層接地，試驗(yàn)?zāi)０遢敵龆私邮静ㄆ饕粋€(gè)通道，接入15V電源。將低頻振蕩信號(hào)接入振動(dòng)〔源單元中的低頻輸入〕插孔，一般應(yīng)避開(kāi)梁的自振頻6-12Hz之間。低頻振蕩器幅度旋鈕初始為零，漸漸增大幅度，但振動(dòng)臺(tái)面振動(dòng)與傳感器端面不碰撞。用示波器觀看電渦流試驗(yàn)?zāi)０遢敵龆耍懿ㄐ危{(diào)整傳感器安裝支架高度，讀取正弦波形失真最小時(shí)的電壓峰一峰值。保持振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率不變，轉(zhuǎn)變振動(dòng)幅度可測(cè)出相應(yīng)的傳感器輸出電壓峰一峰值。五、思考題：電渦流傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)好可以測(cè)高頻振動(dòng)的物體，電渦流傳感器的可測(cè)高頻上限受什么限制？有一個(gè)振動(dòng)頻率為10K的被測(cè)體需要測(cè)其振動(dòng)參數(shù)，你是選用壓電式傳感器還是電渦流傳感器或認(rèn)為兩者均可？能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動(dòng)？還需要添加什么單元，如何實(shí)行？試驗(yàn)四電容式傳感器性能試驗(yàn)〔一〕電容式傳感器的位移試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鳂?gòu)造及其特點(diǎn)。二、根本原理：利用平板電容CA/d和其它構(gòu)造的關(guān)系式通過(guò)相應(yīng)的構(gòu)造和測(cè)量電路可以選擇、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只轉(zhuǎn)變其中一個(gè)參數(shù)，則〔變〔d〕〔A〕等多種電容傳感器。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。四、試驗(yàn)步驟：按圖4—1正安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０迳吓袆eC 和CX1 X2時(shí)，留意動(dòng)極板接地，接法正確則動(dòng)極板左右移動(dòng)時(shí)，有正、負(fù)輸出。不然需調(diào)換接線。一般接線：動(dòng)極板為棕色引線、二個(gè)靜片分別是黑色和蘭色引線，可作參考。將電容傳感器電容C 和C 的靜片連線分別插入電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０錍 和X1 X2 X1C 插孔上，動(dòng)極板〔連〕線接地插孔〔見(jiàn)圖4。X241電容傳感器位移試驗(yàn)接線圖將電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０宓妮敵鯲 數(shù)顯表單元V相〔插入主控箱V孔R(shí) 調(diào)o1 i i W節(jié)到中間位置。接入15V電源，旋動(dòng)測(cè)微頭推動(dòng)電容器傳感器動(dòng)極板位置，每間隔0.2mm登記位移X41。4—1電容傳感器位移與輸出電壓值X(mm)X(mm)V(mv)41數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差f。五、思考題：試設(shè)計(jì)利用的變化測(cè)谷物濕度的傳感器原理及構(gòu)造？能否表達(dá)一下在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？〔二〕電容傳感器動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙輦鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)性能的測(cè)量原理與方法。二、根本原理：利用電容傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以非接觸測(cè)量等特點(diǎn)。進(jìn)展動(dòng)態(tài)位移測(cè)量。直流穩(wěn)壓電源、雙線示波器。四、試驗(yàn)步驟：傳感器安裝圖同試驗(yàn)二圖2—5，按圖4—1接線。試驗(yàn)?zāi)０遢敵龆薞 接濾波器輸o1入端、濾波器輸出端Vo

接示波器一個(gè)通道〔X20ms／div、Y軸示輸出大小而變。調(diào)整傳感器連接支架高度，使Vo1輸出在零點(diǎn)四周。6～12Hz之間，幅0。輸入15V電源到試驗(yàn)?zāi)０?，調(diào)整低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)幅度適中，留意觀看示波器上顯示的波形。保持低頻振蕩器幅度旋鈕不變，轉(zhuǎn)變振動(dòng)頻率，可以用數(shù)顯表測(cè)頻率〔將低頻振蕩器輸出端與數(shù)顯Fin輸入口相接，數(shù)顯表波段開(kāi)關(guān)選擇頻率檔。從示波器測(cè)出傳感器輸出的Vo1Vo1峰—峰值。五、思考題：為了進(jìn)一步提高電容傳感器靈敏度，本試驗(yàn)用的傳感器可作何改進(jìn)設(shè)計(jì)？如何設(shè)計(jì)成所謂容柵傳感器？依據(jù)試驗(yàn)所供給的電容傳感器尺寸，計(jì)算其電容量CO和移動(dòng)0.5mm時(shí)的變化量〔R＝8mmr＝7.25mml＝16mm。電容傳感器具有構(gòu)造簡(jiǎn)潔、靈敏度高、區(qū)分力高〔0.01mm甚至更高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可進(jìn)展非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，它可以測(cè)量線位移、角位移，高頻振動(dòng)振幅，與電感式比較，電感式是接觸測(cè)量，只能測(cè)低頻振幅，電容傳感器在測(cè)量壓力、差壓、液位、料位成分含量〔如油、糧食中的水份、非金屬涂層、油膜厚度等方面均有應(yīng)用。目前半導(dǎo)體電容式壓力傳感器已在國(guó)內(nèi)外研制成功，正在走向工業(yè)化應(yīng)用。試驗(yàn)五磁電式、壓電式、壓阻式壓力傳感器試驗(yàn)〔一〕磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛綔y(cè)量轉(zhuǎn)速的原理。二、根本原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中感應(yīng)電eNdN個(gè)磁棒時(shí)，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生dtN次的變化，通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可以測(cè)量轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：磁電傳感器、數(shù)顯單元測(cè)轉(zhuǎn)速檔、轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整2—24V，轉(zhuǎn)動(dòng)源單元。四、試驗(yàn)步驟：5—12mm左右，并且對(duì)準(zhǔn)反射面內(nèi)的磁鋼。將磁電式傳感器輸出端插入數(shù)顯單元Fin孔〔磁電式傳感器兩輸出插頭插入臺(tái)面板上二個(gè)插孔。將波段開(kāi)關(guān)選擇轉(zhuǎn)速測(cè)量檔。將轉(zhuǎn)速調(diào)整電源2—24V用引線引入到臺(tái)面板上轉(zhuǎn)動(dòng)源單元中轉(zhuǎn)動(dòng)電源2—24V插孔，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)。使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓觀看轉(zhuǎn)速變化狀況。五、思考題：為什么說(shuō)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測(cè)很低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，能說(shuō)明理由嗎？5-1磁電式轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖〔二〕壓電式傳感器測(cè)振動(dòng)試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯臏y(cè)量振動(dòng)的原理和方法。二、根本原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電陶瓷片等組成〔觀看試驗(yàn)用壓電加速度計(jì)構(gòu)造〕工作時(shí)傳感器感受與試件一樣頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電陶瓷片上，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、需用器件與單元：振動(dòng)臺(tái)、壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模板、壓電式傳感器試驗(yàn)?zāi)０?、雙線示波器。四、試驗(yàn)步驟：壓電傳感器已裝在振動(dòng)臺(tái)面上。將低頻振蕩器信號(hào)接入到臺(tái)面三源板振動(dòng)源的低頻輸入源插孔。圖5—2 壓電式傳感器性能試驗(yàn)接線圖將壓電傳感器輸出兩端插入到壓電傳感器試驗(yàn)?zāi)０鍍奢斎攵?，?jiàn)圖5—2，屏蔽線2接地。將壓電傳感器試驗(yàn)?zāi)０咫娐份敵龆薞 〔如增益不夠大則V 接入IC ，V 接入低2o1 o1 o2通濾波器〕接入低通濾波器輸入端Vi

，低通濾波器輸出Vo

與示波器相連。合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)整低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀看示波器波形。轉(zhuǎn)變低頻振蕩器頻率，觀看輸出波形變化。用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀看低通濾波器輸入端和輸出端波形。〔三〕壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私饧泄鑹鹤枋綁毫鞲衅鳒y(cè)量壓力的原理和方法。P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下依據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、需用器件與單元：壓力源〔已在主控箱、壓力表、壓阻式壓力傳感器。壓力傳感器試驗(yàn)?zāi)０?、流量?jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源上4V、15V。四、試驗(yàn)步驟：5—3連接收路和電路，主控箱內(nèi)的氣源局部，壓縮泵、貯氣箱、流量計(jì)主控箱內(nèi)部已接好。將壓力表放置傳感器支架上，三通連接收中硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中〔留意管子拉出時(shí)請(qǐng)用手按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則硬管可輕松拉出。其余兩根軟導(dǎo)管分別與標(biāo)準(zhǔn)表和壓力傳感器接通。這里選用的差壓傳感器兩只氣咀中，一5—4，壓力傳感器有4端：3端接十4V電源，1端線接地線，2端為U ，4端為U 。1、2、3、4端挨次排列見(jiàn)圖5—4。端o o接線顏色通過(guò)觀看傳感器引腳號(hào)碼判別。5—3壓阻式壓力傳感器測(cè)量系統(tǒng)RW2

用于調(diào)整零位，RW1

可調(diào)放大倍數(shù)，按圖5—4接線，模板的放大器輸出V引到主控箱數(shù)顯表的V插座將顯示選擇開(kāi)關(guān)撥到2V檔，反復(fù)調(diào)整R 〔Ro i W1 W2旋到滿(mǎn)度的1/3〕使數(shù)顯表顯示為零。先松開(kāi)流量計(jì)下端進(jìn)氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開(kāi)通流量計(jì)。5—4壓力傳感器壓力試驗(yàn)接線圄合上主控箱上的氣源開(kāi)關(guān)民，啟動(dòng)壓縮泵，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾珠浮子向上浮起懸于玻璃管中。逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度。認(rèn)真地逐步由小到大調(diào)整流量計(jì)旋鈕，使在4～14KP1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，登記相應(yīng)的數(shù)顯表值列于表〔51〕表〔5—1〕壓力傳感器輸出電壓與輸入壓力值P(KP)P(KP)Vo(pp)計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。4KPa氣壓，調(diào)整R 〔低限調(diào)整〕使數(shù)顯表顯示0.400V，當(dāng)輸入12KPa氣壓，調(diào)整R 〔高W2 W1限調(diào)整，使數(shù)顯表顯示1.200V五、思考題：利用本系統(tǒng)如何進(jìn)展真空度測(cè)量？試驗(yàn)六集成溫度傳感器測(cè)溫特性試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獬Ｓ玫募蓽囟葌鞲衅鞲驹?、性能與應(yīng)用。二、根本原理：集成溫度傳器將溫敏晶體管與相應(yīng)的關(guān)心電路集成在同一芯片上，它能直接給出正比于確定溫度的抱負(fù)線性輸出，一般用于-50℃～+150℃之間溫度測(cè)量，溫系。為抑制溫敏晶體管生產(chǎn)時(shí)Ub的離散性，均承受了特別的差分電路。集成溫度傳感器有電壓型和電流型二種，電流輸出型集成溫度傳感器，在肯定溫度下，它相當(dāng)于一個(gè)恒流源。因此它具有不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾。具有很好的線性特性。本試驗(yàn)承受的是國(guó)產(chǎn)的AD59。它只需要一種電源+4—+30。即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻〔本試驗(yàn)中為R2見(jiàn)圖6—1〕即可實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。它使用便利且電流型比電壓型的測(cè)量精度更高。三、需用器件與單元：溫度掌握單元、溫度源單元、集成溫度傳感器、溫度傳感器試驗(yàn)?zāi)０濉?shù)顯單元、萬(wàn)用表。6—1集成溫度傳感器試驗(yàn)原理圖溫度掌握儀〔PID位式掌握〕說(shuō)明：儀外表板說(shuō)明：設(shè)定參數(shù)表：儀表操作：將K型熱電偶接入主控稻面板溫度掌握中的Ei(+、-)標(biāo)準(zhǔn)值插孔中，合上熱源開(kāi)關(guān)；儀表將首先開(kāi)頭按a、b、c程序自檢：全部數(shù)碼管筆畫(huà)及全部指示燈全部點(diǎn)亮，用于檢測(cè)發(fā)光系統(tǒng)是否正常，此時(shí)如發(fā)現(xiàn)有不能點(diǎn)亮的發(fā)光件，請(qǐng)停頓使用該儀表送修〔此過(guò)程只持續(xù)0.2。PV窗口〔即上排顯示窗口〕typSV窗口〔即下排窗口〕所應(yīng)配之輸入類(lèi)型計(jì)〔過(guò)程持續(xù)2。顯示儀表的掌握范圍，SV窗口顯示下限測(cè)量掌握值，PV窗口顯示上限掌握值，設(shè)定比例帶時(shí)就是依據(jù)此范圍來(lái)取得比例系數(shù)的。例如：PV窗口顯示100C，SV窗口顯示50C則范圍為150C〔此過(guò)程持續(xù)2。2PV窗曰顯示測(cè)量值，下SV窗口顯示設(shè)定值；SETPVSV窗口顯示已設(shè)置的值，此時(shí)按▲向上調(diào)整設(shè)定值，按▼向下調(diào)整設(shè)定值〔長(zhǎng)時(shí)間按住▲鍵或▼鍵可實(shí)現(xiàn)連續(xù)快加或快城按SET動(dòng)退回到正常顯示狀態(tài)，儀表成認(rèn)修改；要想修改“SP”以外的參數(shù)值，請(qǐng)?jiān)谡ｏ@示方式下，按住SET3秒以上，即pbTT“tPID參數(shù)和自動(dòng)整定；“AtOFFONAt指示燈亮，儀表按照一般的二位式調(diào)整僅來(lái)掌握系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)上下3個(gè)振蕩周期后，將會(huì)得出系統(tǒng)設(shè)定點(diǎn)的最正確PID參數(shù)值，并永久保存，除非用戶(hù)自行更改，或又重啟動(dòng)自整定功能而使其更改。啟用自整走時(shí)．應(yīng)盡量避開(kāi)引入任何的干擾信號(hào)，否則將可能導(dǎo)致得出不正確的參數(shù)，被環(huán)系統(tǒng)工常運(yùn)行〔留意：開(kāi)啟自整定功能前請(qǐng)先確定設(shè)定值，自整定的參數(shù)只對(duì)應(yīng)當(dāng)設(shè)定點(diǎn)在該系統(tǒng)的相對(duì)參數(shù)。四、試驗(yàn)步驟將熱電偶〔K型〕插入臺(tái)面三源板加熱源的一個(gè)傳感器安置孔中。選擇K型熱電偶插入主控面板上的Ei〔＋，－〕熱電偶插標(biāo)準(zhǔn)孔中，紅線為正極，留意熱電偶護(hù)套中已安置了二支熱電偶。KEK型和E型〔E型熱電勢(shì)大〕熱電偶。將臺(tái)面上三源極中的AC220V電源插頭插入主控箱面板上的電源插座上，將風(fēng)扇電源24〔＋，地〕接入主控相面板風(fēng)扇源24〔＋，－，合上熱源開(kāi)關(guān)，使溫控儀通t40C，設(shè)定方法參見(jiàn)溫度掌握儀說(shuō)明。將溫度傳感器試驗(yàn)?zāi)０灏瓷现绷髟?5V，模板輸出V 與主控箱數(shù)顯表輸入V相接波段開(kāi)關(guān)選擇電壓2VO2 i檔，此時(shí)2V檔數(shù)顯表電壓指示燈亮。逆時(shí)針輕輕調(diào)整RW2

到底〔增益最小，短接R、R6RW3

，使數(shù)顯表顯示為零。將集成溫度傳感器加熱端插入加熱源的一個(gè)插孔中，尾部紅色線為正端，插入試驗(yàn)a11-1，另一端插入b孔上，a端接電源+2V，bR5相接，R6接地，接上直流源15V。溫度從40C開(kāi)頭，儀表每隔5C設(shè)定一個(gè)點(diǎn)〔設(shè)定方法參見(jiàn)溫控儀說(shuō)明。登記T(C)V(v)數(shù)顯表上相應(yīng)讀數(shù)，上限不超過(guò)100C6T(C)V(v)由表6－1數(shù)據(jù)計(jì)算在此范圍內(nèi)集成溫度傳感器的非線性誤差。試驗(yàn)七熱電阻測(cè)溫特性試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娮璧奶匦耘c應(yīng)用。二、根本原理：利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，熱電阻用于測(cè)量時(shí)，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用鉑電阻和鋼0~630.74C以?xún)?nèi)，電阻地與溫度t的關(guān)系為：R Rt o

t

B2)tR 系溫度為0C 時(shí)的電阻。本實(shí)驗(yàn)R0

100C，A

3.9684102/C ，ttB5.847107/C2，鉑電阻現(xiàn)是三線連接，其中一端接二根引線主要為消退引線電阻tt對(duì)測(cè)量的影響。K型熱電偶、Pt100

熱電阻、溫度掌握單元、溫度傳感器試驗(yàn)?zāi)０濉?shù)顯單元、萬(wàn)用表。四、試驗(yàn)步驟：Pt100

鉑電阻三根線引入Rt

的a、b上：用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)出Pt100

三根線中其中bR5

Rt

RR3

、R 、Rw1 4

組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。R 中心活動(dòng)點(diǎn)與R相接，見(jiàn)圖7-1。w1 67—1熱電阻測(cè)溫特性試驗(yàn)在端點(diǎn)a與地之間加直流源4V，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)R 使電橋平衡，橋路w1輸出端b和中心活動(dòng)點(diǎn)之間在室溫下輸出為零。15V運(yùn)放電源，調(diào)R 使U 0，接上數(shù)顯單元，撥2V電壓顯示檔，使數(shù)顯w3 O2為零。t5C讀取數(shù)顯表值。將結(jié)果填入下表7—1關(guān)閉電源主控箱電源開(kāi)關(guān)。7—1鉑電阻熱電勢(shì)與溫度值T(T(C)V(