機(jī)械工程傳感器與檢測(cè)技術(shù)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(編輯修改稿)
2025-04-21 04:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得振動(dòng)梁的自振頻率為 HZ。五、 思考題： 在交流電橋測(cè)量中，對(duì)音頻振蕩器頻率和被測(cè)梁振動(dòng)頻率之間有什么要求？ 請(qǐng)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(cè)力的主要工具，電阻應(yīng)變式傳感器最高精度可達(dá)萬(wàn)分之一甚至更高，電阻應(yīng)變片、絲除直接用以測(cè)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(cè)試系統(tǒng)。如稱重、壓力、扭矩、位移、加速度等傳感器，常見的應(yīng)用場(chǎng)合如各種商用電子稱、皮帶稱、吊鉤稱、高爐配料系統(tǒng)、汽車衡、軌道衡等。 附移相器和相敏檢波器電路原理圖 圖1－7 移相器電路原理圖圖1－8 相敏檢波器的電路原理圖實(shí)驗(yàn)八 壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。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。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(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、 需用器件與單元：壓力源（已在主控箱）、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、流量?jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源177。4V、177。15V。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。將標(biāo)準(zhǔn)壓力表放置傳感器支架上，三通連接管中硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時(shí)請(qǐng)用雙指按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則可輕松拉出）。其余兩根黑色導(dǎo)管分別與標(biāo)準(zhǔn)表和壓力傳感器接通。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。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。本實(shí)驗(yàn)?zāi)０暹B接見圖2－2，壓力傳感器有4端： 1端線接地線，2端為U0＋，3端接＋4V電源，4端為Uo－。4端順序排列見圖2－2。圖2－1 壓阻式壓力傳感器測(cè)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，模板的放大器輸出Vo引到主控箱數(shù)顯表的Vi插座。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。 先松開流量計(jì)下端進(jìn)氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開通流量計(jì)。 合上主控箱上的氣源開關(guān)K3，啟動(dòng)壓縮泵，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾珠浮子在向上浮起懸于玻璃管中。 逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度，觀察數(shù)顯表顯示電壓的正、負(fù)，若為負(fù)值則對(duì)調(diào)傳感器氣咀接法。 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。 如果本實(shí)驗(yàn)裝置要成為一個(gè)壓力計(jì)，則必須對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)定，方法如下：輸入4KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)），當(dāng)輸入12KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）。五、 思考題：利用本系統(tǒng)如何進(jìn)行真空度測(cè)量？實(shí)驗(yàn)九 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器差壓測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饫脡鹤枋綁毫鞲衅鬟M(jìn)行差壓測(cè)量的方法。二、基本原理：壓阻式壓力傳感器的硅膜片受到兩個(gè)壓力P1和P2作用時(shí)由于它們對(duì)膜片產(chǎn)生的應(yīng)力正好相反，因此作用在壓力膜片上是ΔP＝P1－P2，從而可以進(jìn)行差壓測(cè)量。三、需用器件與單元：實(shí)驗(yàn)九所用器件和單元、壓力氣囊。四、實(shí)驗(yàn)步驟：請(qǐng)學(xué)員們自擬一個(gè)差壓測(cè)量的方法。 實(shí)驗(yàn)十 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、 基本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、 需用器件與單元：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙蹤示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源、直流電源（音頻振蕩器）、萬(wàn)用表。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 根據(jù)圖3－1，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀D3－1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(hào)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(lái)監(jiān)測(cè)）。調(diào)節(jié)輸出幅度為峰－峰值Vpp＝2V（可用示波器監(jiān)測(cè)：）。圖中6為連接線插座的編號(hào)。接線時(shí)，航空插頭上的號(hào)碼與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)然不看插孔號(hào)碼，也可以判別初次級(jí)線圈及次級(jí)同名端。判別初次線圖及次級(jí)線圈同中端方法如下：設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈，并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端，按圖3－2接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，觀察示波器中顯示的初級(jí)線圈波形，次級(jí)線圈波形，當(dāng)次級(jí)波形輸出幅度值變化很大，基本上能過(guò)零點(diǎn)，而且相應(yīng)與初級(jí)線圈波形（Lv音頻信號(hào)Vpp＝2ｖ波形）比較能同相或反相變化，說(shuō)明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的，否則繼續(xù)改變連接再判別直到正確為止。圖中（1）、（2）、（3）、（4）為實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的插孔編號(hào)。 旋動(dòng)測(cè)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)檎灰疲硪粋€(gè)方向位稱為負(fù)，從Vpp最小開始旋動(dòng)測(cè)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(guò)程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。圖3－2雙蹤示波器與差動(dòng)變壓器連結(jié)示意圖 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。根據(jù)表3－1畫出Vopp－X曲線，作出量程為177。1mm、177。3mm靈敏度和非線性誤差。表（3－1）差動(dòng)變壓器位移X值與輸出電壓數(shù)據(jù)表V(mv) X(mm) 五、 思考題： 用差動(dòng)變壓器測(cè)量較高頻率的振幅，例如1KHZ的振動(dòng)幅值，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受什么影響？ 試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？ 移相器的電路原理圖如圖1－7，試分析其工作原理？ 相敏檢波器的電路原理圖如圖1－8，試分析其工作原理？實(shí)驗(yàn)十一 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獬跫?jí)線圈激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。二、 基本原理：差動(dòng)變壓器的輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式： 表示,式中LP、RP為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，Ui、ω為激勵(lì)電壓和頻率，MM2為初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當(dāng)初級(jí)線圈激勵(lì)頻率太低時(shí)，若RP2＞ω2LP2，則輸出電壓Uo受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)ω2LP2＞＞RP2時(shí)輸出Uo與ω?zé)o關(guān)，當(dāng)然ω過(guò)高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。三、 需用器件與單元：與實(shí)驗(yàn)十相同。四、 實(shí)驗(yàn)步驟： 差動(dòng)變壓器安裝同實(shí)驗(yàn)十。接線圖同實(shí)驗(yàn)十。 選擇音頻信號(hào)輸出頻率為1
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