【正文】 爾位移傳感器的結(jié)構(gòu)； 直流激勵(lì)下，用霍爾位移傳感器進(jìn)行靜態(tài)位移測試； 直流激勵(lì)下，用霍爾位移傳感器進(jìn)行振動(dòng)測試； 交流激勵(lì)下，用霍爾位移傳感器進(jìn)行振動(dòng)測試； 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，先預(yù)習(xí)信號(hào)幅值調(diào)制的原理。位移和振動(dòng)時(shí)均不可有擦片現(xiàn)象，否則會(huì)造成輸出信號(hào)突變。 ②旋動(dòng)測微頭，使測微頭與振動(dòng)臺(tái)接觸，并帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)移動(dòng)。 四、 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試 一）實(shí)驗(yàn)原理及方法 根據(jù)兩金屬極板間電容的計(jì)算式 C＝ε S／δ，可知電容式傳感器有三種型式。 二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 觀察傳感器綜合實(shí)驗(yàn)儀上電容式傳感器的結(jié)構(gòu)型式。 8 五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求 執(zhí)行。調(diào)整直流電 橋 WD 電 位器，使測試系統(tǒng)電壓輸出為零。直流激勵(lì)電 6 源為177。 ②差動(dòng)放大器調(diào)零。由此可見，半橋單臂、半橋雙臂和全橋電路的靈敏度是依次增大的。 四、 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試 一）實(shí)驗(yàn)原理 應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。實(shí)驗(yàn)一 ～實(shí)驗(yàn)三為必做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)四為選做實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)五為綜合性實(shí)驗(yàn)，該綜合性實(shí)驗(yàn)課內(nèi)學(xué)時(shí)只安排２學(xué)時(shí)，因此實(shí)驗(yàn)方案及程序設(shè)計(jì)要求在實(shí)驗(yàn)課外時(shí)間完成。 2 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 ???????? 3 實(shí)驗(yàn)二 電容式傳感器靜特 性測試與動(dòng)特性觀測 ????? 9 實(shí)驗(yàn)三 霍爾傳感器的應(yīng)用――位移及振幅測量 ???? 13 實(shí)驗(yàn)四 振動(dòng)信號(hào)的多種傳感器測量與比較 （選做） ??? 18 實(shí)驗(yàn)五 工程量的多傳感器測量與信號(hào)分析處理 （綜合性） ? 24 附錄一 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南 ?????? 34 附錄二 CYS 綜合實(shí)驗(yàn)儀信號(hào)處理常用模塊電路原理圖 ???? 38 附錄三 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡的安裝檢驗(yàn)與參數(shù)設(shè)置 ????? 3 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：金屬箔式 應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)： 普通實(shí)驗(yàn) 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解應(yīng)變片的測試原理與應(yīng)用領(lǐng)域； 掌握應(yīng)變片測試方法及典型轉(zhuǎn)換電路原理； 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，掌握獲得傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)的過程和方法。當(dāng)使用應(yīng)變片進(jìn)行測試時(shí)，首先要將應(yīng)變片牢固地粘貼到測試體表面。 通過本實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證說明箔式應(yīng)變片組成半橋單臂、半 5 橋雙臂電橋和全橋的原理及工作性能。開啟儀器電源，將差動(dòng)放大器增益調(diào)至適中位置（調(diào)節(jié)旋鈕旋到中位附近），差動(dòng)放大器的“＋、－”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路，放大器輸出端接毫伏表或數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓至零。 4Ｖ。此時(shí)可認(rèn)為電橋處于平衡狀態(tài)。 在同一坐標(biāo)紙上，繪出以上每種測試條件下的測量數(shù)據(jù) (輸入－輸出 )x－Ｖ 曲線 ， 繪出數(shù)據(jù)表格要標(biāo)明物理量和單位 。 了解電容變換器的轉(zhuǎn)換原理（參見附錄二）。本實(shí)驗(yàn)儀器中為差動(dòng)變面積型，電容傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)電容動(dòng)片位于兩電容定片對(duì)稱位置時(shí)，此時(shí)差動(dòng)放大器輸出應(yīng)為零。 ? 如果用示波器觀察到差動(dòng)放大器輸出端波形中有雜波，請(qǐng)將電容變換器增益進(jìn)一步減少。 三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀 本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括：①直流穩(wěn)壓電源；②霍爾傳感器；③電橋；④差動(dòng)放大器；⑤ 毫伏表；⑥測微頭；⑦移相器；⑧相敏檢波器；⑨低通濾波器；⑩音頻振蕩器。 ④開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭和電位器 WＤ ，使差放輸出為零。 交流激勵(lì)下霍爾傳感器振動(dòng)測試 ①按圖 4 交流激勵(lì)接線。 在交流激勵(lì)下的振動(dòng)測試 中， 觀察 記錄 到 了各環(huán)節(jié)輸出波形 變化規(guī)律 ，給出 相應(yīng) 合理的 解釋 。 19 三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀 本次實(shí)驗(yàn)所用公共模塊包括：①直流穩(wěn)壓電源；②差動(dòng)放大器；③電壓／頻率表（或毫伏表）；④ 低頻振蕩器 ；⑤低通濾波器。 電渦流傳感器的實(shí)驗(yàn)原理接線圖如下： 圖 5 電渦流傳感器與渦流變換器的連接 磁電式 傳感器的振動(dòng)測試 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(dòng)勢的傳感器，所以也稱為感應(yīng)式傳感器。開啟電源，調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度，觀察輸出波形。 由 d 可得出 結(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。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求； 在理解基礎(chǔ)上扼要書寫實(shí)驗(yàn)原理 、 實(shí)驗(yàn)方法和步驟 ； 從實(shí)驗(yàn)步驟所列的 4 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，通過觀察分析可分別獲得怎樣的結(jié)論？給出 相應(yīng) 合理的 解釋 。 傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀的多種傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析處理。 6. 連接 導(dǎo)線若干條 。 上述調(diào)試完成后，斷掉傳感器實(shí)驗(yàn)儀電源和計(jì)算機(jī)電源！ 將上述傳感器信號(hào)輸出口接入接口端子板的適當(dāng)通道。 b、中級(jí)函數(shù) 中級(jí)函數(shù)由高級(jí)函數(shù)構(gòu)成，比易用函數(shù)給用戶更多的對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行處理的機(jī)會(huì)。 圖 13 使用易用函數(shù)的多通道數(shù)據(jù)采集示例 注：此程序可同時(shí)采集三個(gè)通道的數(shù)據(jù)波 形，在前面板設(shè)置通道時(shí)可以寫為 0： 2，表示從 0 通道到 2 通道。信號(hào)的分析處理包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，加窗處理，譜分析（頻譜分析、功率譜分析、頻率響應(yīng)函數(shù)分析、相干函數(shù)分析）等。通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供的數(shù)種實(shí)驗(yàn)舉例，能完成包含光、磁、電、溫度、位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等內(nèi)容的測試實(shí)驗(yàn)。 壓電加速度計(jì) ：位于懸臂梁右部，由 PZT5 雙壓電晶片，銅質(zhì)量塊和 35 壓簧組成，裝載透明塑料外殼中。 兩副平行式懸臂梁頂端均裝有置于激振線圈內(nèi)的永久磁鋼 ，右邊圓盤式工作臺(tái)由“激振 I”帶動(dòng)，左邊平行式懸臂梁由“激振 II”帶動(dòng)。 直流穩(wěn) 壓電源 ：177。 R R R3 為 350Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻， WD 為直流調(diào)節(jié)電位器 ， WＡ 為交流調(diào)節(jié)電位器。 相敏檢波器 ：極性反轉(zhuǎn)電路構(gòu)成，所需最小參考電壓 ，允許最大輸入電壓 20VPP。儀器下部面板左下腳處的開關(guān)控制處理電路的177。 39 附錄三 數(shù)據(jù)采集卡 PCI6024E 的安裝檢驗(yàn)與參數(shù)設(shè)置 數(shù)據(jù)采集卡 PCI6024E 的安裝 ①安裝數(shù)據(jù)采集卡前請(qǐng)關(guān)掉計(jì)算機(jī) 電源！ ②打開計(jì)算機(jī)側(cè)蓋板，將 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)主板的PCI 槽上并固定 。 附圖 31 硬件檢測瀏覽窗口 40 檢驗(yàn) 若 PCI6024E 型數(shù)據(jù)采集卡已經(jīng) 正確 插入 PC 計(jì)算機(jī)的 PCI 插槽中，用鼠標(biāo) 雙擊瀏覽窗口下的 Device and Interfaces 子目錄，在右側(cè)窗口出現(xiàn)以 PCI6024E 為名稱的列表項(xiàng)，則表明已經(jīng)安裝成功。設(shè)置項(xiàng)目有六項(xiàng)： SYSTEM、 AI、 AO、 ACCESSORY、 OPC、 Remote access。 ④用兩條普通電線把示教盒 上的“方波輸出”、“正弦波輸出”分別與“ Analog Input” 中的兩個(gè)通道相連。 指針式毫伏表工作前需對(duì)地短路調(diào)零，取掉短路線后指針有所偏轉(zhuǎn)是正常現(xiàn)象，不影響實(shí)驗(yàn)測試。 電壓放大器 ：增益 5 倍的高阻放大器。 光電變換器 ：提供紅外發(fā)射、接收、穩(wěn)輻、變換，輸出模擬信號(hào)電壓與頻率變換方波信號(hào)。177。 實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上還裝有測速電機(jī)一組及控制、調(diào)速開關(guān)。圓盤周圍一圈所安裝有（依逆時(shí)針方向）電感式（差動(dòng)變壓器）、電容式、磁電式、霍爾式、電渦流式五種傳感器。 綜合實(shí)驗(yàn)儀外型結(jié)構(gòu)參見下圖圖片，主要由傳感器實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)、處理電路、信號(hào)與顯示電路三部分組成。 32 圖 17 采用中級(jí)函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行信號(hào)分析示例 注： 利用 LABVIEW 進(jìn)行信號(hào)的分析和處理， 要更多地了解這方面的內(nèi)容請(qǐng) 查看 LABVIEW 所提供的例子程序。它可