【正文】 上的數(shù)值、可以估讀 1／ 10 分度，如圖 9— 1 甲讀數(shù)為３ .６７８ｍｍ，不是３ .１７８ｍｍ；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時，應(yīng)看微分筒的示值是否過零，如圖 9— 1 乙已過零 則讀２ .５１４ｍｍ；如圖 9— 1 丙未過零，則不應(yīng)讀為２ｍｍ，讀數(shù)應(yīng)為１ .９８０ｍｍ。 測微頭使用 測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到 10ｍｍ處（為了保留測桿軸向前、后位移的余量），再將測微頭軸套上的主尺橫線面 10 向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套 (測微頭整體移動 )使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置時再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時，被測體就會隨測桿而位移。 三、基本原理 根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢 UH＝ KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度 磁場中運動時，它的電勢會發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進行位移測量。 四、實驗步驟： 安裝好霍爾傳感器和測微頭。 按圖 2 示意圖接線（實驗?zāi)０宓妮敵觯?Ｏ１ 接主機箱電壓表的Ｖ ｉｎ ）， 將主機箱上的電壓表量程 (顯示選擇 )開關(guān)打到２ｖ檔。 檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié) RW1使數(shù)顯表指示為零。 圖 2 霍爾傳感器 (直流激勵 )位移實驗接線示意圖 以某個方向調(diào)節(jié)測微頭 2ｍｍ位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實驗起始點；再反方向調(diào)節(jié)測微頭每增加 記下一個讀數(shù) (建議做 4ｍｍ位移 )，將讀數(shù)填入表 1。 表 1 X（ mm） 11 V(mv) 作出 V－ X 曲線，計算不同測量范圍時的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。 五、思考題： 本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？ 實驗四 交流激勵時霍爾式傳感器的位移實驗 一、實驗?zāi)康模毫私饨涣骷顣r霍爾式傳感器的特性。 二、 實驗設(shè)備：主機箱、測微頭、霍爾傳感器、霍爾傳感器實驗?zāi)０?、移相器／相敏檢波器／低通濾波器模板、雙線示波器。 三、 基本原理：交流激勵時霍爾式傳感器 與直流激勵一樣，基本工作原理相同，不同之處是測量電路。 四、實驗步驟： 傳感器、測微頭安裝使用同實驗三。 實驗?zāi)０褰泳€見圖 1（千萬注意：暫時不要將主機箱中的音頻振蕩器Ｌｖ接入實驗?zāi)０澹? 12 圖 1 交流激勵時霍爾傳感器位移實驗接線圖 首先檢查接線無誤后，合上主機箱總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主機箱音頻振動器的頻率和幅度旋鈕，用示波器、頻率表監(jiān)測 LV輸出頻率為 1KHz，幅值為 4V 的峰－峰值；關(guān)閉主機箱電源，再將 LV輸出電壓 (1KHz 、 4V、 )作為傳感器的激勵電壓接入圖 1 的實驗?zāi)０逯校ㄗ⒁怆妷悍颠^大會燒 壞傳感器）。 合上主機箱電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器的霍爾片處于兩磁鋼中點，先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢為最小，然后從數(shù)顯表上觀察，調(diào)節(jié)電位器 RW RW2使顯示為零。 調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個較大位移，利用示波器觀察相敏檢波器輸出，旋轉(zhuǎn)移相單元電位器 Rw 和相敏檢波電位器 Rw，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示相對值。 使數(shù)顯表顯示為零，然后旋動測微頭記下每轉(zhuǎn)動 時表頭讀數(shù)，填入表 1。 表 1 交流激勵時輸出電壓和位移數(shù)據(jù) X（ mm） V(mv) 根據(jù)表 1 作出 V－ X 曲線，計算不同量程時的非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。 13 實驗五 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測電機轉(zhuǎn)速實驗 一、實驗?zāi)康模毫私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。 二、實驗設(shè)備 ： 主機箱、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動源。 三、基本原理： 利用霍爾效應(yīng)表達式： UH＝ KHIB，當(dāng)被測圓盤上裝上 N 只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化 N 次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。 四、實驗步驟： 根據(jù)圖 1 將 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升 14 降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為 2～ 3ｍｍ。 圖 1 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實驗安裝、接線示意圖 首先在接線以前，合上主機箱電源開關(guān)，將主機箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源 2— 24ｖ旋鈕調(diào)到最小 (逆時針方向轉(zhuǎn)到底 )后接入電壓表 (顯示選擇打到 20ｖ檔 )監(jiān)測大約為１ .25V；然后關(guān)閉主機箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動電源按圖 1所示分別接到主機箱的相應(yīng)電源和頻率／轉(zhuǎn)速表 (轉(zhuǎn)速檔 )的 Fin 上。 合上主機箱電源開關(guān)，在小于 12Ｖ范圍內(nèi) (電壓表監(jiān)測 )調(diào)節(jié)主機箱 的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源 (調(diào)節(jié)電壓改變電機電樞電壓 )，觀察電機轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。 從 2Ｖ開始記錄每增加１Ｖ相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù) (待電機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù) )； 表 1 V(v) n(r/min) 畫出電機的ｖ — ｎ (電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系 )特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。 三、思考題： 利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上有否限制？ 本實驗裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？ 實驗六 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗 一、實驗?zāi)康模毫私獯烹娛綔y量轉(zhuǎn)速的原理。 二 、 實驗設(shè)備：主機箱、磁電式傳感器、轉(zhuǎn)動源。 三、基本原理：基于電磁感應(yīng)原理， N 匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應(yīng)電勢：dtNde /??? 發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入 N 個磁棒時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生 N 次的變化，通過放大、整形和計數(shù)等電路即可以測量轉(zhuǎn)速。 四、 實驗步驟： 15 圖 1 磁電轉(zhuǎn)速傳感器實驗安裝、接線示意圖 根據(jù)圖 2 將磁電式轉(zhuǎn)速傳感器安裝于架上，傳感器的端面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為 2～ 3ｍｍ。 按圖 1 接線，首先在接線以前，合 上主機箱電源開關(guān)，將主機箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源 2—24ｖ旋鈕調(diào)到最小 (逆時針方向轉(zhuǎn)到底 )后接入電壓表 (顯示選擇打到 20ｖ檔 )監(jiān)測大約為１ .25V；然后關(guān)閉主機箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動電源按圖 16 所示分別接到主機箱的相應(yīng)電源和頻率／轉(zhuǎn)速表 (轉(zhuǎn)速檔 )的 Fin 上。 合上主機箱電源開關(guān)，在小于 12Ｖ范圍內(nèi) (電壓表監(jiān)測 )調(diào)節(jié)主機箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源 (調(diào)節(jié)電壓改變電機電樞電壓 )，觀察電機轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。 從 2Ｖ開始記錄每增加１Ｖ相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù) (待電機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù) )； 表 1 V(v) n(r/min) 畫出電機的ｖ — ｎ (電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系 )特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。 注意：磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗中，傳感器不用接電源。 五、思考題： 為什么磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測很低速的轉(zhuǎn)動，能說明理由嗎？ 實驗七 光電轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗 一、實驗?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。 二、實驗設(shè)備：主機箱、轉(zhuǎn)動源 、光電轉(zhuǎn)速傳感器 — 光電斷續(xù)器 (已裝在轉(zhuǎn)動源上 )。 三、基本原理 光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實驗裝置是透射型的 (光電斷續(xù)器 )，傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過轉(zhuǎn)盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的 6 個孔，轉(zhuǎn)動時將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，將脈沖計數(shù)圖 2 16 處理即可得到轉(zhuǎn)速值。 四、實驗步驟： 圖 1 光電傳感器測速實驗 將主機箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 2－ 24V 旋鈕旋到最小 (逆時針旋到底 )并接上電壓表；再按圖 25所示接線，將主機箱中頻率／轉(zhuǎn)速表的切換開關(guān)切換到轉(zhuǎn)速處。 檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關(guān)，在小于 12Ｖ范圍內(nèi) (電壓表監(jiān)測 )調(diào)節(jié)主機箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源 (調(diào)節(jié)電壓改變電 機電樞電壓 )，觀察電機轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。 從 2Ｖ開始記錄每增加１Ｖ相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù) (待轉(zhuǎn)速表顯示比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù) )； V（ v） n(r/min) 畫出電機的ｖ — ｎ (電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系 )特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。 五、 思考題： 已進行的實驗中用了多種傳感器測量轉(zhuǎn)速，試分析比較一下哪種方法最簡單、方便。 實驗八 差動變壓器的應(yīng)用 — 振動測量實驗 一、實驗?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鳒y量振動的方法。 二、實驗設(shè)備：主機箱、差動變壓器、差動 變壓器實驗?zāi)０?、移相?/相敏檢波器 /濾波器模板、振動源、示波器。 三、基本原理：由實驗九差動變壓器性能實驗基本原理可知，當(dāng)差動變壓器的鐵芯連接桿與被測體連接時就能檢測到被測體的位移或振動。 17 四、實驗步驟： 將差動變壓器按圖 1 卡在傳感器安裝支架的 U 型槽上并擰緊差動變壓器的夾緊螺母，調(diào)整傳感器安裝支架使差動變壓器的鐵芯連桿與振動臺中心點磁鋼吸合并擰緊傳感器安裝支架壓緊螺帽，再調(diào)節(jié)升降桿使差動變壓器鐵芯大約處于線圈的中心位置。 圖 1 差動變壓器振動測量安裝、接線圖 按圖 1 接線，并調(diào)整好有關(guān)部分，調(diào)整 如下：（ 1）檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關(guān)，用頻率表、示波器監(jiān)測音頻振蕩器 LV的頻率和幅值，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率、幅度旋鈕使Lv 輸出 4— 5KHz、 Vopp=2V 的激勵電壓。（ 2）用示波器觀察相敏檢波器輸出 (圖中低通濾波器輸出中接的示波器改接到相敏檢波器輸出 )，調(diào)節(jié)升降桿 (松開鎖緊螺釘轉(zhuǎn)動升降桿的銅套 )的高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。（ 3）仔細調(diào)節(jié)差動變壓器實驗?zāi)０宓?RW1 和 RW2(交替調(diào)節(jié) )使示波器（相敏檢波器輸出）顯示的波形幅值更小，基本為零點。（ 4）用手按住振動平臺（讓傳感器產(chǎn)生一個大位移） 仔細調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波器的旋鈕，使示波器顯示的波形為一個接近全波整流波形。（ 5）松手，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點線（否則再調(diào)節(jié) RW1和 RW2）。 (6)振動源的低頻輸入接上主機箱的低頻振蕩器，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動平臺振蕩較為明顯。用示波器觀察放大器相敏檢波器 Vo 及低通濾波器的 Vo 波形。 保持低頻振蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（頻率與輸出電壓 Vpp 的監(jiān)測方法與實驗十相同）用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰－峰電壓值，記下實驗數(shù)據(jù)，填入下表 1。 表 1 18 Ｆ (Ｈｚ ) Vpp（ V） 根據(jù)實驗結(jié)果作出梁的振幅 — 頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，并與實驗七用應(yīng)變片測出的結(jié)果相比較。 保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，同樣實驗可得到振幅與電壓峰峰值 Vpp 曲線（定性）。 注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在自振頻率附近振幅過大。實驗完畢，關(guān)閉電源。 五、思考題： 如果用直流電壓表來讀數(shù)，需增加哪些測量單元，測量線路該如何？ 利用差動變壓器測量振動，在應(yīng)用上有些什么限制？ 實 驗九 壓電式傳感器測振動實驗 一、實驗?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯臏y量振動的原理和方法。 二、 實驗設(shè)備：主機箱、差動變壓器實驗?zāi)０?、振動源、示波器? 三、基本原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。（觀察實驗用壓電加速度計結(jié)構(gòu)）工作時傳感器感受與試件相同頻率的振動，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶 19 片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運動加速度的表面電荷。 四、 實驗步驟： 按圖 1 所示將壓電傳感器安裝在振動臺面上 (與振動臺面中心的磁鋼吸合 )，振動源的低頻輸入接主機箱中的低頻振蕩器，其它連 線按圖示意接線。 圖 1 壓電傳感器振動實驗安裝、接線示意圖 合上主機箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動臺振動，觀察低通濾波器輸出的波形。 用示波器的兩個通道同時觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動臺正常振動時用手指敲擊振動臺同時觀察輸出波形變化。 改變振動源的振蕩頻率 (調(diào)節(jié)主機箱低頻振蕩器的頻率 )，觀察輸出波形變化。實驗完畢，關(guān)閉電源。 實驗十 壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗 一、實驗?zāi)康模鹤兓?，我們把這一變化引入測量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化 。 四、實驗步驟： 20 將壓力傳感器安裝在實驗?zāi)０宓闹Ъ苌希鶕?jù)圖 1 連接管路和電路（主機箱內(nèi)的氣源部分，壓縮泵、貯氣箱、流量計已接好）。引壓膠管一端插入主機箱面板上氣源的快速接口中（注意管子拆卸時請用雙指按住氣源快速接口邊緣往內(nèi)壓，則可輕松拉出），另一端口與壓力傳感器相連。壓力傳感器引 了解擴散硅壓阻式壓力傳感