【文章內(nèi)容簡介】 CCWWC時(shí)有當(dāng)則 由正切三角函數(shù)半角公式可得 2122?????tgtgtg ???????????? 12CwWWwCWCCWwa r c tg 以上式可看出，調(diào)節(jié)電位器 W2 將產(chǎn)生相應(yīng)的相位變化 。 所需單元及部件： 移相器、音頻振蕩器、雙線（雙蹤）示波器、主、副電源 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）了解移相器在實(shí)驗(yàn)儀所在位置及電路原理（見圖 5，電路原理見附錄）。 圖 5 （ 2）將音頻振蕩器的信號引入移相器的輸入端（音頻信號從 0176。、 180176。插 口輸出均可），開啟主、副電源。 （ 3）將示波器的兩根線分別接到移相的輸入和輸出端，調(diào)整示波器，觀察示波器的波形。 （ 4）調(diào)節(jié)移相器上的電位器，觀察兩個(gè)波形間相位的變化。 （ 5）改變音頻振蕩器的頻率，觀察不同頻率的最大移相范圍。 問題： （ 1）根據(jù)電路原理圖，分析本移相器的工作原理，并解釋所觀察到的現(xiàn)象。 （ 2）如果將雙蹤示波器改為單蹤示波器，兩路信號分別從 Y 軸和 X 軸送入，根據(jù)李沙育圖形是否可完成此實(shí)驗(yàn)？ 注意事項(xiàng)：本儀器中音頻信號由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，所以通過移相器 后波形局部有些畸變，這不是儀器故障。 正確選擇示波器中的“觸發(fā)”形式，以保證雙蹤示波器能看到波形的變化。 四 相敏檢波器實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庀嗝繖z波器的原理和工作情況。 實(shí)驗(yàn)原理：相敏檢波電路如圖（ 6A）（及所附原理圖）所示，圖中為①輸入信號端，③為輸出端，②為交流參考電壓輸入端，⑤為直流參考電壓輸入。 當(dāng)②⑤端輸入控制電壓信號時(shí)，通過開環(huán)放大器的作用場效應(yīng)晶體管處于開關(guān)狀態(tài)。從而把①輸入的正弦信號轉(zhuǎn)換成半波整流信號。 所需單元和部件：相敏檢波器、移相器、音頻 振蕩器、雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、 F/V 表、主、副電源。 有關(guān)旋鈕的初始位置： F/V 表置 20K 檔。音頻振蕩器頻率為 4KHz,幅度置最?。鏁r(shí)針到底），直流穩(wěn)壓電湖輸出置于177。 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）了解相敏檢波器和低通濾波器在實(shí)驗(yàn)儀面板上符號。 （ 2）根據(jù)圖 6A 的電路接線，將音頻振蕩器的信號 0176。輸出端輸出至相敏檢波器輸入端①，把直流穩(wěn)壓電源＋ 2V 輸出接至相敏檢波器的參考輸入端⑤ ,把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③組成一個(gè)測量線 路。 圖 6A （ 3）調(diào)整好示波器，開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的幅度旋鈕，示波器輸出電壓為峰峰值 4V，觀察輸入和輸出波形的相位和幅度值關(guān)系。 （ 4）改變參考電壓的極性，觀察輸入和輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由此可得出結(jié)論，當(dāng)參考電壓為正時(shí)，輸入和輸出同相，當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí)，輸入和輸出相反。 （ 5）關(guān)閉主、副電源，根據(jù)圖 6B 重新接線，將音頻振蕩器的信號從 0176。輸出至相敏檢波器的輸入端①，并同時(shí)按相敏檢波器的參考輸入端②，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入①和輸出端③，將相敏檢波器輸出端③同時(shí)與低通濾波器的輸入端連接起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連接起來，組成一個(gè)測量線路。（此時(shí)， F/V 有表置于 20V 檔）。 （ 6）開啟主、副電源，調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時(shí)記錄電壓表的讀數(shù)，填入下表。 圖 6B 單位： V V i p p 0 . 5 1 2 3 4 8 1 6Vo （ 7）關(guān)閉主、副電源，根據(jù)圖 6C 的電路重新接線，將音頻振蕩器的信號從 00 端輸出至相敏檢波器的輸入端①，將從 1800 輸出端輸出接至移相器的輸入端，把移相器輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端②把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③同時(shí)與低通濾波器輸入端連接起來，將低通濾波器輸出端與直流電壓表連接起來，組成一測量線路。 圖 6C （ 8）開啟主、副電源，轉(zhuǎn)動(dòng)移相器上的移相電位器，觀察示波器的顯示波形及電壓表的讀數(shù)，使得輸出最大。 （ 9）調(diào)整音頻振蕩器的輸出幅度，同時(shí)記錄電壓表的讀數(shù)，填入下表。 單位： V VV p p 0 . 5 1 2 3 4 8 1 6o 思考： (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道相敏檢波器的作用是什么？移相器在實(shí)驗(yàn)線路中的作用是什么？（即參考端輸入波形相位的作用） （ 2）在完成第五步驟后，將示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和附加觀察端⑥和⑦ ，觀察波形來回答相敏檢波器中的整形電路是將什么波轉(zhuǎn)換成什么波，相位如何？起什么作用？ （ 3）當(dāng)相敏檢波器的輸入與開關(guān)信號同相時(shí)，輸出是什么極性的什么波，電壓表的讀數(shù)是什么極性的最大值。 五 、金屬箔式應(yīng)變計(jì) — 交流全橋及激勵(lì)頻率對交流全橋的影響 (一 )、金屬箔式應(yīng)變片 — 交流全橋 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣鞴╇姷乃谋蹜?yīng)變電橋的原理和工作情況。 實(shí)驗(yàn)原理：圖 3 是交流全橋的一般形式，當(dāng)電橋平衡時(shí)， Z1Z3=Z2Z4，電橋輸出為零。若橋臂阻抗相對變化為△ Z1/Z△ Z2/Z△ Z3/Z△ Z4Z4，則電橋的輸出與橋臂阻抗的相對變化。 交流電橋工作是增大相角差可以提高靈敏度，傳感器最好是純電阻性或純電抗性的。交流電橋只有在滿足輸出電壓的實(shí)部和虛部均為零的條件下才會(huì)平衡。 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、低通濾波器、F/V 表、雙平行梁、應(yīng)變片、測微頭、主、副電源、示波器。 有關(guān)旋鈕的初始位置：音頻振蕩器 5KHz，幅度關(guān)至最小， F/V 表找到 20V 檔差動(dòng)放大器增益旋至最大。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）差動(dòng)放大器調(diào)整為零：將差動(dòng)放 大（ +）（ ）輸入端與地短接，輸出端與 F/V 輸入端 Vi 相連，開啟主、副電源后調(diào)差放的調(diào)零旋鈕使 F/V 表顯示為零，再將 F/V 表切換開關(guān)置 2V 檔，細(xì)調(diào)差放調(diào)零旋鈕使 F/V 表顯示為零，然后關(guān)閉主、副電源。 （ 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，音頻振蕩器幅度旋鈕置中間位置。 +電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 變 片移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 F / V 表 示 波 器216。 2216。 1V音頻振蕩器R 1R 2 R 3R 4W 2 W 1Cr 圖 3 （ 3）用手按住振動(dòng)梁（雙平行梁）的自由端。旋轉(zhuǎn)測微頭脫離振動(dòng)梁自由端并遠(yuǎn)離將F/V 表的切換開關(guān)置 20V 檔，示波器 X 軸掃描時(shí)間切換到 — （以合適為宜）， Y 軸CH1 或 CH2 切換開關(guān)置 5V/div，音頻振蕩器的頻率旋鈕置 5KHz，幅度旋鈕置中間幅度。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，示波器的波形大致為一條水平線（ F/V 表顯 示值與示波器圖形不完全符時(shí)二者兼顧即可）。再用手按住梁的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。調(diào)節(jié)移相器和移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，梁復(fù)原，示波器圖形基本成一條直線。 （ 4）在雙平行梁的自由端裝上測微頭，旋轉(zhuǎn)測微頭使 F/V 表顯示為零，以后每轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭一周即 ， F/V 表顯示記錄下表： X m m 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 5 . 5 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 5 9 9 . 5 1 0Vo 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，作出 VX 曲線，長出線懷范圍，計(jì)算靈敏度 S=△ V/△ X，并與以前直流全橋?qū)嶒?yàn)結(jié)果相比較。 （ 5）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕置初始位置。 思考 ：在交流電橋中，必須 有兩個(gè)可調(diào)參數(shù)才能使電橋平衡，這是因?yàn)殡娐反嬖? 而引起的。 （二）、激勵(lì)頻率對交流全橋的影響 實(shí)驗(yàn)原理：由于交流電橋中的各種阻抗的影響，改變激勵(lì)頻率可以提高交流全橋的靈敏度和提高抗干擾性。 實(shí)驗(yàn)所需部件： 電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通率波器、電壓表、測微儀。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）接線、操作均按交流全橋?qū)嶒?yàn)進(jìn)行。 （ 2）音頻振蕩器 0176。端輸出信號，頻率從 — 10KHz，接交流全橋，分別測出 系統(tǒng)輸出電壓，列表填好 V， X 值，在同一坐標(biāo)上做出 V— X 曲線，比較靈敏度，并得出結(jié)論，該交流全橋工作在哪個(gè)頻率時(shí)較為合適。 注意事項(xiàng)： 做上述實(shí)驗(yàn)時(shí)頻率改變，應(yīng)保持音頻振蕩器幅值不變，否則無可比性。 Xmm V2k(V) V5k(V) V8k(V) V10k(V) 六 、交流全橋的應(yīng)用 （一）、振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)的金屬箔式應(yīng)變片電橋的應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)梁受到不同的頻率信號激 勵(lì)時(shí)，振幅不同，帶給應(yīng)變片的應(yīng)力不同，電橋輸出也不同。若激勵(lì)頻率和梁的固有頻率相同時(shí)，產(chǎn)生共振，此時(shí)電橋輸出為最大，根據(jù)這一原理可以找出梁的固有頻率。 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、低通濾波器、低頻振蕩器、電壓表、示波器、主、副電源、激振線圈。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 音頻振蕩器 5KHz，低頻振蕩器頻率旋鈕置 5Hz 左右，幅度置最小，差放增益置最大，主副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 3 接線，并且保持 交流全橋 實(shí)驗(yàn)（ 1）（ 2）（ 3）的步驟。 （ 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。 （ 3）將示波器的 X軸掃描旋鈕切換到 10ms/div級檔， Y軸切換到 50mv/div 或 ，分別觀察差放輸出端、相敏檢波輸出端、低通輸出端波形，并描出各級波形。改變低頻振蕩器頻率 f(3～ 20Hz），測得相應(yīng)的電壓峰峰值（低通濾波器輸出 Vpp），填入下表：畫出幅度 fVpp 曲線。 F(Hz) 3 5 7 10 12 15 17 20 Vpp(mv) 做完以上實(shí)驗(yàn)，可反復(fù)調(diào)節(jié)線路中的各旋鈕，用示波器觀察各輸出環(huán)節(jié)波形的變化，加深實(shí)驗(yàn)體會(huì)并了解各旋鈕的作用。 （ 4）實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 （二）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣鞴╇姷慕饘俨綉?yīng)變片電橋的實(shí)際應(yīng)用。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、低通濾波器、 F/V 表，砝碼、主副電源、雙平行梁、應(yīng)變片。 實(shí) 驗(yàn)步驟： （ 1）差動(dòng)放大調(diào)整為零，將差動(dòng)放大（ +）、（ ）輸入端與地短接，輸出端與 F/V 表輸入端 Vi 相連，開啟主副電源后調(diào)差放的調(diào)零旋鈕使 F/V 表顯示為零，再將 F/V 表切換天關(guān)置2V 檔，再細(xì)調(diào)差放調(diào)零旋鈕使 F/V 表顯示為零，然后關(guān)閉主、副電源。 （ 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。 （ 3）按住振動(dòng)梁（雙平行梁）的自由端。旋轉(zhuǎn)測微頭遠(yuǎn)離振動(dòng)梁自由端。將 F/V 表 的切換開關(guān)置 20V檔，示波器 X軸掃描時(shí)間切換到 — ， Y軸 CH1和 CH2切換開關(guān)置 5V/div,音頻振蕩器的頻率旋鈕置 5KHz，幅度旋鈕置中間幅度。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