【正文】 4 差動變壓器的標(biāo)定 1 實驗?zāi)康? 說明差動變壓器測試系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。 2 實驗所需部件 差動變壓器、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、電壓表、示波器、測微頭。 3 實驗步驟 1． 按圖（ 5）接線，差動放大器增益適度，音頻振蕩器 LV 端輸出 5KHZ， Vpp 值２ V。 2． 調(diào)節(jié)電橋 WD、 WA 電位器，調(diào)節(jié)測微頭帶動銜鐵改變其在線圈中的位置，是系統(tǒng)輸出為零。 3． 旋動測微頭是銜鐵在線圈中上、下有一個較大的位移，用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負對稱。如不對稱則須反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋、移相器、做到正負輸出對 11 稱。 4． 旋動測微頭，帶動銜鐵向上 5mm，向下 5mm 位移，每旋一周（ ）記錄一電壓值并填入表格。 相敏音頻振蕩器LV DW W AR差放移相器21電壓表低通V 圖（ 5） 4 注意事項 系統(tǒng)標(biāo)定須調(diào)節(jié)電橋、移相器、銜鐵三者位置，須反復(fù)調(diào)節(jié)才能做到系統(tǒng)輸出為零并正負對稱。 5 思考題 1． 接成差動型有哪些優(yōu)點？如不接成差動型會導(dǎo)致那些后果？ 2． 差動變壓器式傳感器與可變磁阻式傳感器各自的工作原理是什么？ 位移 mm 電壓 V 12 實驗 5 差動變壓器的振動測量 1 實驗?zāi)康? 了解差動變壓器的實際使用。 2 實驗所需部件 差動變壓器、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、電壓表、示波器。 3 實驗步驟 1．按圖（ 3）接好線調(diào)節(jié)好系統(tǒng)各部分。 2．低頻振蕩器接入“激振 Ⅰ ”，使振動圓盤保持適當(dāng)振幅。 3．維持低頻振蕩器輸出幅度不變，用示波器觀察低通濾波器的輸出，電壓 /頻率表 2KHZ 13 擋接低頻輸出端，改變震蕩頻率從 5HZ～ 30HZ，讀出 Vopp 值，填入下表： f (HZ) Vopp ４ ．根據(jù)實驗結(jié)果作出震動臺的振幅 —— 頻率特性曲線，指出自振頻率，并與實驗十二應(yīng)變電橋所測結(jié)果作比較。 4 注意事項 1. 儀器中兩副懸臂梁的固有頻率因尺寸不同而不同。 2. 銜鐵位置可松開支 架上小螺絲稍做上、調(diào)節(jié)。 5 思考題 1．動變壓器測量振動時要注意哪些問題？ 2．差動變壓器式傳感器的特點？應(yīng)用范圍如何？ 實驗 6 差動螺管式電感傳感器位移、振幅測量 1 實驗原理 通過實驗說明差動螺管式電感傳感器的應(yīng)用，用差動螺管式電感傳感器可以進行較大動態(tài)范圍的測試。 2 實驗原理 利用差動變壓器的兩個次級線圈和銜鐵組成。銜鐵和線圈的相對位置變化引起螺管線圈電感值的變化。次級二個線圈必須成差動狀態(tài)連接，當(dāng)銜鐵移動時將使一個線圈電感增加，而另一個線圈的電感減小。 3 實驗所須部件 差動變壓器、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、電壓表、示波器、測微頭。 14 4 實驗步驟： 位移測量 1. 差動變壓器二個次級線圈組成差動狀態(tài)，按圖（ 6）接線，音頻振蕩器 LV 端作為恒流源供電，差動放大器增益適度。差動變壓器的兩個線圈和電橋上的兩個固定電阻 R 組成電橋的四臂，電橋的作用是將電感變化轉(zhuǎn)換成電橋電壓輸出。 音頻振蕩器A差放 相敏OOLLWR 3R 2DW低通V電壓表LV12移相器 圖（ 6） 2. 旋動測微頭使銜鐵在線圈中位置居中，此時 Lo′ =LO″ ,系統(tǒng)輸出為零。 3. 當(dāng)銜鐵上、下移動時， Lo′≠ LO″，電橋失衡就有輸出，大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵的移動方向有關(guān)，銜鐵向上移動和向下移動時輸出相位相差約 180176。，由于電橋輸出是一個調(diào)幅波，因此必須經(jīng)過相敏檢波后才能判斷電壓極性，以銜鐵位置居中位置為起點，分別向上，向下各位移 5mm，記錄 V、 X值，作出 V—— X 曲線，求出靈敏度。 振幅測量 1. 緊接上面步驟，移開測微頭，微調(diào)銜鐵在支架上的位置，調(diào)節(jié)電橋電路，使系統(tǒng)輸出為零。 2. 將低頻振蕩器輸出接到“激振 Ⅰ ”上，給振動臺加一交變力，使振動臺能上下振動 ，用示波器觀察系統(tǒng)輸出波形是否對稱，如不對稱則需對電橋、移相器作些調(diào)整。 3. 保持低頻振蕩器輸出幅值不變，改變激振頻率 f，便可得到它的動態(tài)測試結(jié)果 Vpp— f曲線如圖（ 7） Vpp 15 圖（ 7） 5 注意事項： 振動臺振動時的幅度可盡量大，但以與周圍各部件不發(fā)生碰擦為宜，以免產(chǎn)生非正弦振動。 實驗 7 光電傳感器的應(yīng)用一光電轉(zhuǎn)速測試 1 實驗?zāi)康? 了解光電開關(guān)的原理和應(yīng)用。 2 實驗原理 光電開關(guān)由紅外發(fā)射、接收及整形電路組成，為遮斷式工作方式。 3 實驗所需部件 光電傳感器、光電變換器、測速電機及轉(zhuǎn)盤、電壓 /頻率表 2KHz檔、示波器。 16 4 實驗步驟 1178。 光電傳感器“光電”端接光電變換器 端， VF端接示波器和電壓 /頻率表 2KHz檔。 2178。安裝好光電傳感器位置，勿與轉(zhuǎn)盤盤面相擦。 3178。開啟電源，打開電機開關(guān)，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。用示波器觀察光電轉(zhuǎn)換器 VF端， 并讀出波形頻率，與頻率表所示頻率比較。 4178。電機轉(zhuǎn)速 =方波頻率 /2 5178。將一較強光源照射儀器轉(zhuǎn)盤上方，觀察測試 方波是否正常。 6178。由此可以得出結(jié)論，光電開關(guān)受外界影響較小，工作可靠性較高。 5 思考題 １． 在該實驗中為什么電機轉(zhuǎn)速 =方波頻率 /2？ ２． 用簡圖說明光電傳感器測轉(zhuǎn)速的原理。 實驗 8 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定及振幅測量 1 實驗?zāi)康? 了解電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、工作特性。 通過實驗掌握用電渦流傳 感器測量振幅的原理和方法 2 實驗原理 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 )、激勵源己確定，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)。 17 3 實驗所需部件 : 電渦流線圈、金屬渦流片、電渦流變換器、測微頭、示波器、電壓表、 直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動放大器、低頻振蕩器、激振器。 W D變換器10 V差放示波器電渦流傳感器 圖（ 9） 4 實驗步驟 : 靜態(tài) 標(biāo)定： 1178。安裝好電渦流線圈和金屬渦流片，注意兩者必須保持平行。安裝好測微頭，將電渦流線圈接入渦流變換器輸入端。渦流變換器輸出端接電壓表 2OV檔。 2178。開啟儀器電源，用測微頭將電渦流線圈與渦流片分開一定距離，此時輸出端有一電壓值輸出。用示波器接渦流變換器輸入端觀察電渦流傳感器的高頻波形，信號頻率約為 lMHZ。 3178。用測微頭帶動振動平臺使平面線圈完全貼緊金屬渦流片，此時渦流變換器輸出電壓為零。渦流變換器中的振蕩電路 停振。 4 旋動測微頭使平面線圈離開金屬渦流片，從電壓表開始有讀數(shù)起每位移 個讀數(shù)，并用示波器觀察變換器的高頻振蕩波形。將 V、 X數(shù)據(jù)填入下表，作出 V一 X曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。 振幅測量 1178。按圖 (9)接線，將平面線圈安裝在最佳工作點，直流穩(wěn)壓電源置土 lOV檔，差動放大器在這里僅作為一個電平移動電路，增益置最小處 (1倍 )。調(diào)節(jié)電橋 WD，使系統(tǒng)輸出為零。 2178。接通激振器 I，調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率，使其在 15～ 30Hz范圍內(nèi)變化，用示波器觀察渦流變換器輸出波形，記下 Vpp值 ，同時利用實驗（一）的結(jié)果求出距離變化范圍 XPP值。 3178?？赏瑫r用雙線示波器另一通道觀察渦流變換器輸入端的調(diào)幅波。 4178。變化低頻振蕩器頻率和幅值，提高振動圓盤振幅，用示波器可以看到變換器輸出波形有失真現(xiàn)象，這說明電渦流式傳感器的振幅測量范圍是很小的。 5 注意事項 : 1． 當(dāng)渦流變換器接入電渦流線圈處于工作狀態(tài)時，接入示波器會影響線圈的阻抗，使變換器的輸出電壓減小?；蚴鞘箓鞲衅髟诔跏紶顟B(tài)有一死區(qū)。 2． 直流穩(wěn)壓電源 10V和接地端接電橋直流調(diào)平衡電位器 WD兩端。 6 思考題 1．渦流傳感器的工作原理 是什么？請用簡圖說明。 18 2．電渦流傳感器經(jīng)常用在那些場合？ 3．請具體說出電渦流傳感器在測厚、無損探傷、測轉(zhuǎn)速方面的工作原理。 實驗 9 磁電式傳感器 1 實驗?zāi)康? 通過實驗說明磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用。 2 實驗原理 磁電式傳感器是一種能將非電量的變化轉(zhuǎn)為感應(yīng)電動勢的傳感器，所以也稱為感應(yīng)式傳感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，ω匝線圈中的感應(yīng)電動勢 e的大小決定于穿過線圈的磁通φ的變化率， e＝－ω dφ /dt。儀器中的磁電式傳感器由動鐵與感應(yīng)線圈組成，永久磁鋼做成的動 鐵產(chǎn)生恒定的直流磁場，當(dāng)動鐵與線圈有相對運動時，線圈與磁場中的磁通交鏈產(chǎn)生感應(yīng)電勢， e與磁通變化率成正比，是一種動態(tài)傳感器。 3 實驗所需部件 磁電式傳感器、低頻振蕩器、激振器、渦流式傳感器、渦流變換器、雙線示波器、差動放大器。 4 實驗步驟 19 1178。低頻振蕩器接 激振 I，磁電式端口接差動放大器兩輸入端，差動放大器輸出端接示波器。開啟電源，調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度，觀察輸出波形。 2178。安裝好電渦流式傳感器，因為不要求進行位置測量，所以平面線圈與金屬渦流片的相對位置可以高些，以振動時不相碰為宜。 3，雙線示波器 的通道 1和通道 2分別接差動放大器輸出端和渦流變換器的輸出端，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振動頻率和振幅，觀察比較兩波形。通過觀察，可以得出結(jié)論 :磁電式傳感器對速度敏感，電渦流式傳感器則對位置敏感，速度的變化對它影響不大。 4178。將 激振 I與 磁電 端接線互換，接通低頻振蕩器，觀察差動放大器的輸出波形。與原磁電式傳感器波形比較?？梢缘贸鼋Y(jié)論，磁電式傳感器是一種磁 —— 電、電 —— 磁轉(zhuǎn)換的雙向式傳感器。 實驗 10 壓電加速度式傳感器 1 實驗?zāi)康? 了解壓電加速度計的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。 2 實驗原理 壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器 (發(fā)電型傳感器 )。壓電傳感元件是力敏感元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn)非電量的電測。 3 實驗所需部件 壓電式傳感器、電荷放大器 (電壓放大器 )、低頻振蕩器、激振器、電壓 /頻率表、示波器。 4 實驗步驟 20 1178。觀察了解壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu) :由雙壓電陶瓷晶片、慣性質(zhì)量塊、壓簧、引出電極組裝于塑料外殼中。 2178。按圖 (20)接線，低頻振蕩器輸出接 激振 Ⅱ 端，開啟電源，調(diào)節(jié)振動頻率與振幅，用示波器觀察低通濾波器輸出波形 。 3178。當(dāng)懸臂梁處于諧振狀態(tài)時振幅最大，此時示波器所觀察到的波形 VPP也最大，由此可以得出結(jié)論 :壓電加速度傳感器是一種對外力作用敏感的傳感器。 5 注意事項 做此實驗時，懸臂梁振動頻率不能過低，否則電荷放大器將無輸出。 6 思考題 1．說出壓電加速度計的結(jié)構(gòu)。 2．為什么要在壓電加速度計后面接電荷放大器？能否接電壓放大器？為什么？ 實驗 11 微機檢測與轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)采集處理 1 實驗?zāi)康? 微機檢測與轉(zhuǎn)換過程中，數(shù)據(jù)采集和分析處理是最重要的兩部分，通過實驗儀用 A/D采集卡和實驗軟件對傳感器測試系統(tǒng)測量到的電信號進行分析處理，