傳感器與檢測技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書doc66頁-wenkub.com

　 　

【正文】 （ 3）用導(dǎo)線將傳感器接入渦流變換器輸入端，將輸出端接至 F/V 表，電壓置 于 20V 檔，見圖 14，開啟主、 副電源。將阻抗變化經(jīng)渦流變換成電壓 V 輸出，則輸出電壓是距離 X 的單值函數(shù)。 （ 3）試想一下，用其他方法來測振動平臺振動時(shí)的位移范圍，并與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。 （ 4）調(diào)整電橋平衡電位器 W1 和 W2，使 F/V 表指示為零。 （ 2）根據(jù)電路圖 13 結(jié)構(gòu)，將霍爾式傳感器，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)，差動放大器，電壓表連接起來，組成一個(gè)測量線路（電壓表應(yīng)置于 20V 檔，基本保持 上一 實(shí)驗(yàn)電路），并將差放增益置最 大 。 （二）、振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟谡駝訙y量中的應(yīng)用。 （ 5）在稱重平臺上放上砝碼，填入下表： W （g ）V （v ）（ 6）在平面上放一個(gè)未知重量之物 ，記下表頭讀數(shù)。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）開啟主、副電源將差動放大器調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。 三、霍爾式傳感器的應(yīng)用 （ — ）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟陟o態(tài)測量中的應(yīng) 用。 霍 爾 式 傳 感 器示 波 器216。按圖 12 接線，開啟主、副電源，將音頻振蕩器的輸出幅度調(diào)到 5Vpp 值，差放增益值最小。 二、霍爾 式傳感器的交流激勵(lì)特性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)霍爾片的特性 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、音頻振蕩、差動放大器、測微頭、電橋、移相器、相敏檢敏、低通濾波器、主、副電源、 F/V 表、示波器、振動平臺。 （ 6）實(shí)驗(yàn)完結(jié)關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 （ 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正中位置。 有關(guān)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(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)五 霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn) 一、 霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅鞯脑砼c特性。并開始以相反方向旋動，同上法，記下 X（ mm）及 V(mv)值。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 差動放大器增益旋鈕置于中間， F/V 表置于 2V 檔， 實(shí)驗(yàn)步驟： (1)按圖 10 接線 ，并將差放調(diào)零 。傳感器由兩組定片和一組動片組成。 1K2K4K6K8K1 0 KXmmV p pf(Hz) （ 5）根據(jù)所測數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)上做出 VX 曲線，計(jì)算靈敏度，并做出靈敏度 與頻率的關(guān)系曲線。 實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動放大器、雙蹤示波器、測微頭。 （ 6）調(diào)整移相器上的移相電位器，使得相敏檢波器輸出端的波形如圖 8 所示。 （ 3）調(diào)整電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器 W1和 W2，使差動放大器的輸出端輸出阻的信號最小，這時(shí)差動放在器的增益旋鈕旋至最大。 （ 3）實(shí)驗(yàn)中，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器 W1 和 W2 要配合調(diào)整。 二、差動螺管式（自感式）傳感器的振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒勇莨苁诫姼袀鞲衅髂茏鳛檩^大振幅的匯聚 測量 所需單元和部件：差動螺管式電感傳感器、音頻振蕩器、電橋、差動放大器、相敏檢波器、移相器、低通濾波器、 F/V 表、低頻振蕩器、雙蹤示波器、振動平臺。R 1R 2 圖 7 （ 4）轉(zhuǎn)動測微頭，同時(shí)記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表：（建議每隔 讀數(shù)） 位移（ mm） 電壓（ mV） 作出 VX 曲線，計(jì)算出靈敏度，比較此實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)十三的異同。用類似于實(shí)驗(yàn) 一（ 金屬箔式應(yīng)變片 — 交流全橋 步驟（ 3） ） 的方法，利用示波器和電壓表，調(diào)整各平衡及調(diào)零旋鈕，使 F/V 表讀數(shù)為零（ F/V 表始終調(diào)不到零，說明差動變壓器的鐵芯不處在中間位置 ，可適當(dāng)調(diào)節(jié)測微頭）。 有關(guān)旋鈕的初使位置： 音頻振蕩器 5KHz，幅度旋到適中位置，差動放大器增益適當(dāng)，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)三 差動螺管式（自感式）傳感器實(shí)驗(yàn) 一、差動螺管式（自感式）傳感器的靜態(tài)位移性能 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒勇莨苁絺鞲衅鞯脑? 實(shí)驗(yàn)原理： 利用差動變壓器的兩個(gè)次級線圈和銜鐵組成。關(guān)閉主、副電源。 （ 2）將測量系統(tǒng)調(diào)零（與實(shí)驗(yàn)（ 3）的步驟相同）。 （二）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鞯膶?shí)際應(yīng)用。用示波器觀察各單元即：差放、檢波、低通輸出的波形（示波器 X 軸掃描為 50100μ s/div,Y 軸 CH1 或 CH2旋鈕打到 50mv）。 所需單元及部件 ： 音頻振蕩器音頻振蕩器、差動放大器、差動變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、激振器、測微頭、電橋、 F/V 表、示波器、主、副電源。 （ 4）利用示波器和電壓表，調(diào)整各調(diào)零及平衡電位器，使電壓表指示為零。 2216。 三、差動變壓器（互感式）的標(biāo)定 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鳒y量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法 所 需單元及部件：音頻振蕩器、差動放大器、差動變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、測微頭、電橋、 F/V 表、示波器、主、副電源。 注意事項(xiàng)： （ 1）由于該補(bǔ)償線路要求差動變壓器的輸出必須懸浮。 （ 5）將二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注 意與激勵(lì)電壓波開相比較。 （ 2）開啟主、副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振蕩器幅度鈕使示波器一通道顯示出為2V 峰 — 峰值 。 減少 零殘電壓的辦法有： （ 1）從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對稱； （ 2）采用相敏檢波電路； （ 3）選用補(bǔ)償電路。 實(shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含兩種波形成份： 基波分量。讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級波 形的相應(yīng)關(guān)系。 RRR 1 2 3MMabL 0L 0L k圖 4 AL 0L i音頻振蕩器示 波 器圖 4 B差 動 變 壓 器L 0L v 圖 4 （ 3）轉(zhuǎn)動測微頭使測微頭與振動平臺吸合， 上下移動測微頭使差動變壓器 輸出電壓最小，此時(shí)鐵芯在中間位置， 再向上轉(zhuǎn)動測微頭 2mm，使振動平臺往上位移。 有關(guān)旋鈕室始位置： 音頻振蕩器 4KHz— 8KHz 之間，雙蹤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、副電源關(guān)閉。 思考：要將這個(gè)電子秤方案投入實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)如何改進(jìn)？ 實(shí)驗(yàn)二 差動變壓器（互感式）傳感器實(shí)驗(yàn) 一、差變壓器（互感式）傳感器的性能 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩髟砑肮ぷ髑闆r 實(shí)驗(yàn)原理：差動變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。 （ 5）在梁自由端（磁鋼處）逐一加上砝碼，把 F/V 表的顯示值填入下表。現(xiàn)用手按住梁的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。 （ 3）按住振動梁（雙平行梁）的自由端。 （二）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣鞴╇姷慕饘俨綉?yīng)變片電橋的實(shí)際應(yīng)用。 （ 3）將示波器的 X軸掃描旋鈕切換到 10ms/div級檔， Y軸切換到 50mv/div 或 ，分別觀察差放輸出端、相敏檢波輸出端、低通輸出端波形，并描出各級波形。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、低頻振蕩器、電壓表、示波器、主、副電源、激振線圈。 注意事項(xiàng)： 做上述實(shí)驗(yàn)時(shí)頻率改變，應(yīng)保持音頻振蕩器幅值不變，否則無可比性。 實(shí)驗(yàn)所需部件： 電橋、音頻振蕩器、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通率波器、電壓表、測微儀。 （ 4）在雙平行梁的自由端裝上測微頭，旋轉(zhuǎn)測微頭使 F/V 表顯示為零，以后每轉(zhuǎn)動測微頭一周即 ， F/V 表顯示記錄下表： X m m 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 5 . 5 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 5 9 9 . 5 1 0Vo 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出 VX 曲線，長出線懷范圍，計(jì)算靈敏度 S=△ V/△ X，并與以前直流全橋?qū)嶒?yàn)結(jié)果相比較。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡(luò)中的 W1 和 W2，使 F/V 表和示波器顯示最小，再把 F/V 表和示波器 Y 軸的切換開關(guān)分別置 2V 檔和 50mv/div，細(xì)調(diào) W1 和 W2 及差動放大器調(diào)零旋鈕，使 F/V表的顯示值最小，示波器的波形大致為一條水平線（ F/V 表顯 示值與示波器圖形不完全符時(shí)二者兼顧即可）。 +電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 變 片移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 F / V 表 示 波 器216。 所需單元及部件：音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、F/V 表、雙平行梁、應(yīng)變片、測微頭、主、副電源、示波器。 實(shí)驗(yàn)原理：圖 3 是交流全橋的一般形式，當(dāng)電橋平衡時(shí)， Z1Z3=Z2Z4，電橋輸出為零。 圖 6C （ 8）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)，使得輸出最大。輸出至相敏檢波器的輸入端①，并同時(shí)按相敏檢波器的參考輸入端②，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入①和輸出端③，將相敏檢波器輸出端③同時(shí)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(gè)測量線路。 圖 6A （ 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，觀察輸入和輸出波形的相位和幅度值關(guān)系。 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。從而把①輸入的正弦信號轉(zhuǎn)換成半波整流信號。 正確選擇示波器中的“觸發(fā)”形式，以保證雙蹤示波器能看到波形的變化。 （ 4）調(diào)節(jié)移相器上的電位器，觀察兩個(gè)波形間相位的變化。 圖 5 （ 2）將音頻振蕩器的信號引入移相器的輸入端（音頻信號從 0176。 思考：為什么不能完全補(bǔ)償。關(guān)閉主、副電源，等待數(shù)分鐘使梁體冷卻到室溫。 （ 5）在雙平行梁的自由端（可動端）裝上測微頭，并調(diào)節(jié)測微頭。 （ 2）將差動放大器的（ +）（ ）輸入端與地短接，輸出端口與 F/V 表的輸入插口 V i 相連。 所需單元和部件： 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、 15V 不可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動放大器、 F/V 表、測微頭、加熱器、雙平行梁、水銀溫度計(jì)（準(zhǔn)備）、主、副電源。 用補(bǔ)償片法是應(yīng)變電橋溫度補(bǔ)償方法中的一種，如圖 2 所示。 4V 不能打的過大，以 免損壞應(yīng)變片或造成嚴(yán)重自熱效應(yīng)。 注意事項(xiàng)： （ 1）在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉。接成一個(gè)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 F/V 表顯示零。選擇適當(dāng)?shù)姆糯笤鲆妫缓笳{(diào)整電橋平衡電位器 W1，使表頭顯示零（需預(yù)熱幾分鐘表頭才能穩(wěn)定下來）。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 F/V 表顯示為零，然后將 F/V 表置 2V 檔，再調(diào)電橋W1（慢慢地調(diào)），使 F/V 表顯示為零。 B、半橋 R R2 為電橋單元的固定電阻， R R4 為應(yīng)變片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片和一片補(bǔ)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)。 所需單元和部件： 直流穩(wěn)壓電源、差動放大器、電橋、 F/V 表、測微頭、雙平行梁、應(yīng)變片、主、副電源。 實(shí)驗(yàn)原理：說明實(shí)際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理。 儀器工作時(shí)需要良好的接地，以減小干擾信號，關(guān)盡量遠(yuǎn)離電磁干擾源。以上 17 項(xiàng)起實(shí)驗(yàn)均為演示性質(zhì)，無定量要求。 1進(jìn)行“光敏電阻”實(shí)驗(yàn)。 1進(jìn)行“電渦流傳感器的靜態(tài)標(biāo)定”實(shí)驗(yàn)，接線參照圖 19，其中示波器觀察波形端口應(yīng)在渦流變換器的左上方，即接電渦流線圈處，右上端端口為輸出經(jīng)整流后的直流電壓。 1進(jìn)行“差動變壓器性能”實(shí)驗(yàn)，檢查電感式傳感器性能，實(shí)驗(yàn)前要找出次級線圈同名端，次級所接示波器為懸浮工作狀態(tài)。 進(jìn)行“光纖傳感器 — 位移測量，”光纖探頭可安裝在原電渦流線圈的橫支架上固定，端面垂直于鍍鉻反射片，旋動測微儀帶動反射片位置變化，從差動放大器輸出端讀出電壓變化值。 PN 結(jié)溫度傳感器，進(jìn)行 PN 結(jié)溫度傳感器測溫實(shí)驗(yàn)，注意電壓表 2V 檔顯示值為絕對溫度 T。 三、各電路和傳感器性能的檢查 應(yīng)變片及差動放大器，進(jìn)行單臂、半橋和全橋?qū)嶒?yàn)，各應(yīng)變片是否正常可用萬用表電阻檔在應(yīng)變片兩端測量。 15V 的工作電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)請勿關(guān)掉，為保證儀器正常工作，嚴(yán)禁177。標(biāo)準(zhǔn) RS232 接口，與計(jì)算機(jī)串行工作。 2V— 177。 （六）電加熱器二組 電熱絲組成，加熱時(shí)可獲得高 于環(huán)境溫度 30℃左右