【正文】 必須 LV 輸出）、雙蹤示波器連接起來，組成一個(gè)測量線路。 （ 4）向下旋鈕測微頭 過零點(diǎn)后再向下移動(dòng) 2mm，使振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位移。 X（ mm) 5mm ? 0mm ? 5mm Vo(pp) 思考： （ 1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出線性范圍。這是由于差動(dòng)變壓器兩個(gè)次級(jí)繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數(shù)（ M、 L、 R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流所產(chǎn)生的磁通不同相。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、測微頭、電橋、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)放大器、雙蹤示波器、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率，使示波器 一 通道波形不失真。經(jīng)過補(bǔ)償后的殘余電壓波形：為 波形，這說明波形中有 分量。因此次級(jí)輸出波形難以用一般示波器來看，要用差動(dòng)放大器使雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩 4KHz8KHz，差動(dòng)放大器的增益打到最大， F/V 表置 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 1音頻振蕩器L v+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW 12r移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V0。 （ 5）給 振動(dòng)平臺(tái) 一個(gè) 較大的位移，調(diào)整移相器，使電壓表指數(shù)為最大，同時(shí)可用示波器觀察相敏檢波器的輸出波形。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩 4KHz8KHz，差動(dòng)放大器增益最大，低頻振蕩器頻率鈕置最小，幅度旋鈕置中。 （ 3）保持低頻振蕩器幅度不變，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率，用示波器觀察低濾波器的輸出，讀出峰 峰電壓值記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表： F(Hz) 3 4 5 6 7 8 10 12 13 14 Vpp(V) F(Hz) 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Vpp(V) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的振幅 — 頻率（幅頻）特性曲線，指出振動(dòng)平臺(tái)自振頻率（諧振頻率）的大致值，并與用應(yīng)變片測出實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)九）的結(jié)果相比較。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、Ｆ／Ｖ表、電橋、砝碼、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 （ 3）適當(dāng)調(diào)整差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，使在秤生平臺(tái)上放上數(shù)量的砝碼時(shí)電壓表指示不溢出。 （ 6）利用所得數(shù)據(jù)，求得系統(tǒng)靈敏度及重物的重量。銜鐵和線圈的相對(duì)位置變化引起螺管線圈電感值的變化。實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 7 接線，組成一個(gè)電感電橋測量系統(tǒng)。 差 動(dòng) 螺 管示 波 器216。關(guān)閉主、副電源。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 音頻振蕩器頻率為 5KHz， LV 輸出幅度為峰峰值 2V，差動(dòng)放大器的增益旋鈕旋至中間，F(xiàn)/V 表置于 2KHz 檔，低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小。 （ 4）實(shí)驗(yàn)中，為了便于觀察，需要調(diào)整示波器的靈敏 度。（如果電橋平衡網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不過零，則需要調(diào)整電感中鐵芯上下的位置） （ 4）為了使相敏檢波器輸出端的兩個(gè)半波的基準(zhǔn)一致，可調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器。 （ 7）將示波器探頭換接至低通濾波器的輸出端。 實(shí)驗(yàn)步驟： 示 波 器L v+差 動(dòng) 放 大 器R 2R 3L 0L 0 圖 9 （ 1）按圖 9 接線，音頻振蕩器 5KHz 幅值居中，差動(dòng)放大器增益 100 倍 (即最大 )。 由此可以看出，差動(dòng)螺管式電感傳感器的靈敏與頻率特性密切相關(guān)，在某一個(gè)特定頻率時(shí)，傳感器最 為靈敏，在其兩邊，靈敏度都有所下降，故測試系統(tǒng)中應(yīng)選用這個(gè)激勵(lì)頻率。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、下改變位置，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為差動(dòng)電容。 示波器+差動(dòng)放大器低通濾波器電壓表V5電容放大器12電容傳感器1 2電容放大器5增益V0C2C1 圖 10 （ 2） F/V 表打到 20V，調(diào)節(jié)測微頭，使輸出為零。 （ 4）計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S。 實(shí)驗(yàn)原理：霍爾式傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯 度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件組成。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)儀上的安裝位置，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)。 （ 4）開啟主、副電源，調(diào)整 W1 使電壓表指示為零。 注意事項(xiàng)： （ 1）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。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩器 1KHz，放大器增益最大，主、副電源關(guān)閉。根據(jù)實(shí)驗(yàn)七（ 3）的方法利用示波器和F/V 表（ F/V 表置 20V 檔）。 2216。 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、電橋、砝碼、 F/V 表（電壓表）、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。 （ 2）調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出 VW 曲線，求得未知重量。 所需單元及部件： 1 霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、電橋、移相器、相敏檢波器、低通濾波、低頻振蕩器、音頻振蕩、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源、激振線圈、雙線式波器。 00霍 爾 式 傳 感 器216。 （ 5）去除 低通濾波器與 電壓表的連線，將 低通濾波器 的輸 出與示波器相連，將 F/V 表置 2KHz 檔，并將低頻振蕩器的輸出端與激振線圈相連后再用頻率表監(jiān)測頻率。 注意事項(xiàng)： 應(yīng)仔細(xì)調(diào)整磁路部分，使傳感器工作在梯度磁場中，否則靈敏度將大大下降。 所需單元及部件： 渦流變換器、 F/V 表、測微頭、鐵測片、渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 。 （ 2）觀察傳感器的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)扁平線圈。當(dāng)平面線圈、被測體（渦流片）、激勵(lì)源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗 Z 只與 X 距離有關(guān)。 （ 2）在某一頻率固定時(shí)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度旋鈕，改變梁的振動(dòng)幅度，通過示波器讀出的數(shù)據(jù)是否可以推算出梁振動(dòng)時(shí)的位移距離。 1音頻振蕩器+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW12r移 相 器示 波 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V 圖 13 （ 3）開啟主、副電源轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，將振動(dòng)平臺(tái)中間的磁鐵與測微頭分離并遠(yuǎn)離，使梁振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住（這時(shí)振動(dòng)臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)）。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）開啟主、副電源，差動(dòng)放大器輸入短接 并接地，調(diào)零后，關(guān)閉主、副電源。 （ 2）砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。 （ 4）差動(dòng)放大器增益調(diào)至最小位置，然后不再改變。 2V 檔， F/V 表置 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 注意事項(xiàng)： 交流激勵(lì)信號(hào)必須從電壓輸出端 0 或 LV 輸出，幅度應(yīng)限制在峰 峰值 5V 以下，以免霍爾產(chǎn)片產(chǎn)生自熱現(xiàn)象。再轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，使振動(dòng)臺(tái)吸合并繼續(xù)調(diào)節(jié)測微頭使 F/V 表顯示零。 （ 2）調(diào)節(jié)測微頭脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。 （ 3）激勵(lì)電壓不能過 2V，以免損壞霍爾片。 可見，本實(shí)驗(yàn)測出的實(shí)際上是磁場情況，磁場分布為梯度磁場與磁場分布有很大差異，位移測量的線性度，靈敏度與磁場分布有很大關(guān)系。 （ 2）開啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零后，增益最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖 11 接線，W r 為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、 F/V 表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 X （m m ） V （m v ） （ 5）卸下測微頭，斷開電壓表，接通激振器，用示波器觀察輸出波形。 X （ m m ） V （m v ） 退回測微頭至初始位置。 所需單元及部件： 電容傳感器、電壓放大器、低通濾波器、 F/V 表、激振器、示波器。 實(shí)驗(yàn)原理：電容式傳感器有多種形式，本儀器中差動(dòng)變面積式。 （ 3）旋轉(zhuǎn)測微頭，調(diào)整銜鐵，每隔 從示波器讀出 Vpp 值，填入表格 XmmV p p ( V (4)改變音頻振蕩器頻率，并重新調(diào)好零位，重復(fù) 23 步驟，將結(jié)果填入下表。 f ( H z ) 3 4 5 6 7 8 9 1 0 2 0 3 0 V o ( p p )F 0 F圖 8 B 圖 8A 思考： 本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)二 四、（一） 比較相似，請指出它們的各自特點(diǎn)？ 四、 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)螺管式傳感器的影響 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 說明在不同的激勵(lì)頻率影響下差動(dòng)螺管式電感傳感器的不同特性。 （ 5）調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率旋鈕、幅度旋鈕固定至某一位置 ,使梁產(chǎn)生上下振動(dòng)。 （ 2）轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離，（使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住，這時(shí)振動(dòng)平臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)）開啟主、副電源。 （ 2）差動(dòng)螺管式電感的兩個(gè)線圈注意接法。 （ 2）音頻振蕩器必須從 LV 插口輸出。 1音頻振蕩器L v+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW12r移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V0。 （ 3）開啟主、副電源，音頻振蕩器頻率置 58KHz 之間，以差放輸出波形不失真為好，音頻幅度為 2Vpp。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低頻濾波器、電壓表、測微頭、示波器、差 動(dòng)變壓器二組次級(jí)線圈與鐵芯、主、副電源。 （ 2）砝碼應(yīng)放在平臺(tái)中間部位，為使操作方便，可將測頭卸掉。然后逐個(gè)加上砝碼，讀出表頭讀數(shù)，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表： Wp Vpp(V) （ 5）去掉砝碼，在平臺(tái)上放一個(gè)重量未知的重物，記下電壓表讀數(shù)。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 6 接線，開啟主、副電源，利用示波器觀察調(diào) 節(jié)音頻振蕩器的幅度鈕，使音頻振蕩器的輸出為峰一峰值 2V。 注意事項(xiàng)： 適當(dāng)選擇低頻激振電壓，以免振動(dòng)平臺(tái)在自振頻率附近振幅過大。 （ 2）將音頻鈕置 5KHz， 幅度鈕置 2Vpp。 X(mm) V(mV) 四、差動(dòng)變壓器（互感式）的應(yīng)用 (一 )、振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。 （ 3）開啟主、副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振 蕩器幅度旋鈕，使激勵(lì)電壓幅峰峰值為 2V 并且調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率使激勵(lì)波形不失真 。 差 動(dòng) 變 壓 器示 波 器216。 思考： 本實(shí)驗(yàn)也可把電橋平衡網(wǎng)絡(luò)搬到次級(jí)線圈上進(jìn)行零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償。 （ 7）實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉主、副電源。 （ 4）依次調(diào)整 W W2，使輸出電壓進(jìn)一步減小，必要時(shí)重新調(diào)節(jié)測微頭，盡量使輸出電壓最小。 實(shí)驗(yàn)步驟： 圖 5 （ 1）按圖 5 接線，音頻振蕩必須從 LV 插口輸出， W W C、 r，為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。主要是由導(dǎo)磁材料化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)生了非正弦波（主要是三次諧波）磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢。 二、差動(dòng)變壓器（互感式）零殘余電壓的補(bǔ)償 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明如何用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)線路對(duì)殘余電壓進(jìn)行補(bǔ)償。 S=△ V/△ X（式中△ V 為電壓變化，△ X 為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化），作出 VX 關(guān)系曲線。 （ 2）用手提壓變壓器磁芯，觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn)，如 不能則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。 所需單元及步件： 音頻振蕩器、測微頭、示 波器、主、副電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺(tái)。 注意事項(xiàng)： 砝碼和重物應(yīng)放在梁自由端的磁鋼上 的同一點(diǎn)。 （ 4）在梁的自由端加所有砝碼，調(diào)節(jié)差放增益旋鈕，使 F/V 表顯示對(duì)應(yīng)的量值，去除所有砝碼，調(diào) W1 使 F/V 表顯示零，這樣重復(fù)幾次進(jìn)行標(biāo)定。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(dòng)放大器調(diào)零旋鈕，使 F/V 表的顯示值最小，示波器的波形為一條水平線（ F/V 表顯示值與示波器圖形不完全相符時(shí)二者兼顧即可）。 （ 2）按圖 3 接線，圖中 R R R R4 為應(yīng)變片； W W C、 r 為交流電橋調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)，電橋交流激勵(lì)源必須從音頻振蕩器的 LV 輸出口引入，音頻振蕩器旋鈕置中間位置。 （ 4）實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 （ 2）關(guān)閉 主副電源，將低頻振蕩器的輸出 Vo 引入激振線圈的一端，激振線圈的另一端接地，低頻振蕩器的幅度旋鈕置中間位置，開啟主、副電源，雙平行梁在振動(dòng)，慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器頻率旋鈕，使梁振動(dòng)比較明顯，如梁振動(dòng)幅度不夠大，可調(diào)大低頻振蕩器的幅度。若激勵(lì)頻率和梁的固