【正文】 元：電渦流傳感器、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、直流源、?shù)顯表單元、振動(dòng)臺、砝碼。 計(jì)算出未知重物為 g。 調(diào)節(jié)傳感器連接支架高度，使傳感器在磁鋼中點(diǎn)位置（要求當(dāng)振動(dòng)臺無重物時(shí)，調(diào)節(jié)傳感器高度使它在線性段起點(diǎn)）調(diào)RW2使數(shù)顯表輸出零。三、 需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、振?dòng)臺、直流電源、砝碼、數(shù)顯單元。＊電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高、分辨力高（）動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可進(jìn)行非接觸測量等特點(diǎn)，它可以測量線位移、角位移，高頻振動(dòng)振幅，與電感式比較，電感式是接觸測量，只能測低頻振幅，電容傳感器在測量壓力、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。保持低頻振蕩器頻率不變，改變幅度旋鈕，測出傳感器輸出的Vo1峰－峰值。 輸入177。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 傳感器安裝圖同實(shí)驗(yàn)十三圖3－5，按圖4－1接線。五、 思考題：光纖位移傳感器測位移時(shí)對被測體的表面有些什么要求？ 實(shí)驗(yàn) 電容傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙輦鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)性能的測量原理與方法。 實(shí)驗(yàn)?zāi)０褰尤?77。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 根據(jù)圖9－1安裝光纖位移傳感器，二束光纖插入實(shí)驗(yàn)板上的座孔上。實(shí)驗(yàn)二十六 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。 保持振動(dòng)臺的振動(dòng)頻率不變，改變振動(dòng)幅度可測出相應(yīng)的傳感器輸出電壓峰－峰值。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，實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆私邮静ㄆ饕粋€(gè)通道，接入15V電源。二、基本原理：根據(jù)電渦流傳感器動(dòng)態(tài)特性和位移特性，選擇合適的工作點(diǎn)即可測量振幅。 在測微頭上分別用三種不同的被測鋁圓盤進(jìn)行電渦位移特性測定，分別記入表8－5。二、 基本原理：電渦流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，由于被測體的形狀，大小不同會(huì)導(dǎo)致被測體上渦流效應(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)際測量中，往往必須針對具體的被測體進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。 重復(fù)實(shí)驗(yàn)二十五步驟，進(jìn)行被測體為鋁圓片和銅圓片時(shí)的位移特性測試，分別記入表8－2和表8－3。二、 基本原理：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。表8－1電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V(v) 根據(jù)表8－1數(shù)據(jù)，畫出V－X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測量時(shí)的最佳工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為1mm、3 mm及5mm時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔。圖8－1電渦流傳感器安裝示意圖圖81 電渦流傳感器安裝示意圖圖8－2電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。實(shí)驗(yàn)二十一 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測量位移的工作原理和特性。將壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娐份敵龆薞02，接入低通濾波器輸入端Vi，低通濾波器輸出V0與示波器相連。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 壓電傳感器已裝在振動(dòng)臺面上。二、 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。使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓觀察轉(zhuǎn)速變化情況。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器按圖5－4安裝傳感器端面離轉(zhuǎn)動(dòng)盤面2mm左右。觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。 將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（2號接線端）插入數(shù)顯單元Fin端，3號接線端接地。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(jì)數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。 使數(shù)顯表顯示為零，填入表5－2。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)十六，實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳线B線見圖5－3。表5－1X（mm）V(mv)作出V－X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。3為電源177。二、 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(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測量。 接入177。不然得調(diào)換接頭。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(dòng)變壓器測量振動(dòng)，在應(yīng)用上有些什么限制？實(shí)驗(yàn)十四 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。用示波器觀察放大器Vo相敏檢波器的Vo及低通濾波器的Vo波形。（3）仔細(xì)調(diào)節(jié)RW1和RW2使示波器（相敏檢小波器）顯示的波形幅值更小，基本為零點(diǎn)。二、 基本原理：利用差動(dòng)變壓器測量動(dòng)態(tài)參數(shù)與測位移量的原理相同。 從示波器上觀察，差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值（峰－峰值）。圖3－3零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路 利用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為2V峰－峰值。二、 基本原理：由于差動(dòng)變壓器二只次級線圈的等效參數(shù)不對稱，初級線圈的縱向排列的不均勻性，二次級的不均勻、不一致，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。將測試結(jié)果記入表3－2。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 差動(dòng)變壓器安裝同實(shí)驗(yàn)十。3mm靈敏度和非線性誤差。 旋動(dòng)測微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰－峰值Vpp為最小，這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，另一個(gè)方向位稱為負(fù)，從Vpp最小開始旋動(dòng)測微頭，填入下表3－1，再人Vpp最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級波形的相位關(guān)系。當(dāng)然不看插孔號碼，也可以判別初次級線圈及次級同名端。圖3－1差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖 在模塊上按圖3－2接線，音頻振蕩器信號必須從主控箱中的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率，輸出頻率為4－5KHz（可用主控箱的頻率表輸入Fin來監(jiān)測）。當(dāng)傳感器隨著被測體移動(dòng)時(shí)，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應(yīng)電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減少，將兩只次級反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。三、需用器件與單元：實(shí)驗(yàn)九所用器件和單元、壓力氣囊。 仔細(xì)地逐步由小到大調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力顯示在4－14KP之間每上升1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，記下相應(yīng)的數(shù)顯表值列于表（2－1）表（2－1）壓力傳感器輸出電壓與輸入壓力值P(KP) Vo(pp) 計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。將顯示選擇開關(guān)撥到2V檔，反復(fù)調(diào)節(jié)RW2（RW1旋到滿度的確1／3）使數(shù)顯表顯示為零。當(dāng)高壓咀接入正壓力時(shí)，輸出為正，反之為負(fù)，若輸出負(fù)時(shí)可調(diào)換氣咀。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 根據(jù)圖2－1連接管路和電路，主控箱內(nèi)的氣源部分，壓縮泵、貯氣箱、流量計(jì)已接好。在壓力作用下根據(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量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。五、 思考題： 在交流電橋測量中，對音頻振蕩器頻率和被測梁振動(dòng)頻率之間有什么要求？ 請歸納直流電橋和交流電橋的特點(diǎn)？小結(jié)： 電阻應(yīng)變式傳感器從1938年開始使用到目前，仍然是當(dāng)前稱重測力的主要工具，電阻應(yīng)變式傳感器最高精度可達(dá)萬分之一甚至更高，電阻應(yīng)變片、絲除直接用以測量機(jī)械、儀器及工程結(jié)構(gòu)等的應(yīng)變外，主要是與種種形式的彈性體相配合，組成各種傳感器和測試系統(tǒng)。 根據(jù)圖1－8，接好交流電橋調(diào)平衡電路及系統(tǒng)，RRwC、Rw2為交流電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 模塊上的傳感器不用，改為振動(dòng)梁的應(yīng)變片，即臺面上的應(yīng)變輸出。 重量（g）電壓(mv) 根據(jù)上表，計(jì)算誤差與非線性誤差。 拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器R W4（零位調(diào)節(jié)）。計(jì)算這一溫度變化產(chǎn)生的相對誤差五、思考題 金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除方法？ 應(yīng)變式傳感器可否用于測量溫度？實(shí)驗(yàn)六 直流全橋的應(yīng)用――電子秤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定。因此當(dāng)溫度變化時(shí)，在被測體受力狀態(tài)不變時(shí)，輸出會(huì)有變化。闡述理由（注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同）。1－4全橋性能實(shí)驗(yàn)接線圖表1－3全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量電壓五、思考題： 全橋測量中，當(dāng)兩組對邊（RR3為對邊）電阻值R相同時(shí)，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。圖1－3應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖表1－2半橋測量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量電壓五、 思考題： 半橋測量時(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：（1）對邊（2）鄰邊。RR2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即將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。三、 需用器件與單元：同實(shí)驗(yàn)一。五、思考題： 單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（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。圖1－2應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 在電子稱上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。 將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)電阻應(yīng)變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作為一個(gè)橋臂與RRR7接成直流電橋（RRR7模塊內(nèi)已接好），接好電橋調(diào)零電位器RW1，接上橋路電源177。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進(jìn)行測量判別，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加熱絲阻值為50Ω左右 圖1－1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 接入模板電源177。15V電源、177。 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)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。實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)四十三為普通型、增強(qiáng)型共用實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)四十四至實(shí)驗(yàn)五十三為增強(qiáng)型實(shí)驗(yàn)。三、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器－電子秤、砝碼、數(shù)顯表、177。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的RRRR4。一直到做完實(shí)驗(yàn)三為止）。調(diào)節(jié)RW1，使數(shù)顯表顯示為零。S滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓UO2＝EKε／2。 根據(jù)圖1－3接線。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無數(shù)值顯示說明R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其變化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓U03＝KEε。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1－3；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。二、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析比較。敏感柵絲的溫度系數(shù)，應(yīng)變柵的線膨脹系數(shù)與彈性體（或被測試件）的線膨脹系數(shù)不一致會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。 將5V直流穩(wěn)壓電源接于實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓募訜崞鞑蹇咨希瑪?shù)分鐘后待數(shù)顯表電壓顯示基本穩(wěn)定后，記下讀數(shù)Uot ,UotU01即為溫度變化的影響。 將10只砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器RW3（增益即滿量程調(diào)節(jié)）(2V檔測量)或－。 把砝碼依次放在托盤上，填入下表1－4。三、 需用器件與單元：音頻振蕩器、低頻振蕩器、萬用表（自備）、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、相敏檢波器模板、雙綜示波器、振動(dòng)源。接線時(shí)應(yīng)注意連接線上每個(gè)插頭的意義，對角線的阻值為350Ω，若二組對角線阻值均為350Ω則接法正確（萬用表測量）。f(Hz) Vo(pp)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得振動(dòng)梁的自振頻率為 HZ。二、基本原理：擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。15V。這里選用的差壓傳感器兩只氣咀中，一只為高壓咀，另一只為低壓咀。圖2－1　壓阻式壓力傳感器測量系統(tǒng)　　　　　　　　　　　　　　　　圖2－2壓力傳感器壓力實(shí)驗(yàn)接線圖 實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蟁W2用于調(diào)節(jié)零位，RW1可調(diào)放大倍數(shù)，按圖2－2接線，模板的