【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 具體實(shí)驗(yàn)而定)時(shí)再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭的微分筒時(shí)，被測(cè)體就會(huì)隨測(cè)桿而位移。將差動(dòng)變壓器和測(cè)微頭(參照附：測(cè)微頭使用)安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ茏?，差?dòng)變壓器的原理圖已印刷在實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，L1為初級(jí)線圈；LL3為次級(jí)線圈；＊號(hào)為同名端，如下圖8－2。按圖8—2接線，差動(dòng)變壓器的原邊Ｌ１的激勵(lì)電壓必須從主機(jī)箱中音頻振蕩器的Lv端子引入，檢查接線無(wú)誤后合上總電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為4－5KHz（可用主機(jī)箱的頻率表輸入Fin來(lái)監(jiān)測(cè)）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vpp＝2V（可用示波器監(jiān)測(cè)：）。松開(kāi)測(cè)微頭的安裝緊固螺釘，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vpp為較小值(變壓器鐵芯大約處在中間位置)，擰緊緊固螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vpp為最小值(零點(diǎn)殘余電壓)并定為位移的相對(duì)零點(diǎn)。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)方向位移為負(fù)，從Vpp最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭的微分筒，(可取10—25點(diǎn))從示波器上讀出輸出電壓Vpp值，填入下表8，再將測(cè)位頭退回到Vpp最小處開(kāi)始反方向做相同的位移實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中請(qǐng)注意：⑴從Vpp最小處決定位移方向后，測(cè)微頭只能按所定方向調(diào)節(jié)位移，中途不允許回調(diào)，否則，由于測(cè)微頭存在機(jī)械回差而引起位移誤差；所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)每點(diǎn)位移量須仔細(xì)調(diào)節(jié)，絕對(duì)不能調(diào)節(jié)過(guò)量，如過(guò)量則只好剔除這一點(diǎn)繼續(xù)做下一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)或者回到零點(diǎn)重新做實(shí)驗(yàn)。⑵當(dāng)一個(gè)方向行程實(shí)驗(yàn)結(jié)束，做另一方向時(shí)，測(cè)微頭回到Vpp最小處時(shí)它的位移讀數(shù)有變化(沒(méi)有回到原來(lái)起始位置)是正常的，做實(shí)驗(yàn)時(shí)位移取相對(duì)變化量△Ｘ為定值，只要中途測(cè)微頭不回調(diào)就不會(huì)引起位移誤差。圖8—2差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖實(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8畫(huà)出Vopp－X曲線，作出位移為177。1mm、177。3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表8 V(mv)X(mm) 五、思考題：用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)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？實(shí)驗(yàn)九 差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償方法。二、基本原理：由于差動(dòng)變壓器二只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性，二次級(jí)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，稱其為零點(diǎn)殘余電壓。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⑹静ㄆ?。四、?shí)驗(yàn)步驟：參閱實(shí)驗(yàn)八附：測(cè)微頭的組成與使用。根據(jù)圖9接線，差動(dòng)變壓器原邊激勵(lì)電壓從音頻振蕩器的LV插口引入，實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞1 、C1 、RW1 、RW2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。用示波器和頻率表監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振蕩器輸出頻率為4—5KHz、幅值為2V峰峰值的激勵(lì)電壓。調(diào)整測(cè)微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。依次交替調(diào)整RWRW2，使輸出電壓降至最小。圖9 零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)接線圖將示波器第二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注意與激勵(lì)電壓相比較。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）。（注：這時(shí)的零點(diǎn)殘余電壓是經(jīng)放大后的零點(diǎn)殘余電壓，所以經(jīng)補(bǔ)償后的零點(diǎn)殘余電壓：V零點(diǎn)pp=，K是放大倍數(shù)約為7倍左右。）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：零點(diǎn)殘余電壓是什么波形？實(shí)驗(yàn)十 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用—振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)的方法。二、基本原理：由實(shí)驗(yàn)八差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)基本原理可知，當(dāng)差動(dòng)變壓器的鐵芯連接桿與被測(cè)體連接時(shí)就能檢測(cè)到被測(cè)體的位移或振動(dòng)。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、移相?相敏檢波器/濾波器模板、振動(dòng)源、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：將差動(dòng)變壓器按圖10卡在傳感器安裝支架的U型槽上并擰緊差動(dòng)變壓器的夾緊螺母，調(diào)整傳感器安裝支架使差動(dòng)變壓器的鐵芯連桿與振動(dòng)臺(tái)中心點(diǎn)磁鋼吸合并擰緊傳感器安裝支架壓緊螺帽，再調(diào)節(jié)升降桿使差動(dòng)變壓器鐵芯大約處于線圈的中心位置。圖10 　差動(dòng)變壓器振動(dòng)測(cè)量安裝、接線圖按圖10接線，并調(diào)整好有關(guān)部分，調(diào)整如下：（1）檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，用頻率表、示波器監(jiān)測(cè)音頻振蕩器LV的頻率和幅值，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率、幅度旋鈕使Lv輸出4—5KHz、Vopp=2V的激勵(lì)電壓。（2）用示波器觀察相敏檢波器輸出(圖中低通濾波器輸出中接的示波器改接到相敏檢波器輸出)，調(diào)節(jié)升降桿(松開(kāi)鎖緊螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)升降桿的銅套)的高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。（3）仔細(xì)調(diào)節(jié)差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腞W1和RW2(交替調(diào)節(jié))使示波器（相敏檢波器輸出）顯示的波形幅值更小，基本為零點(diǎn)。（4）用手按住振動(dòng)平臺(tái)（讓傳感器產(chǎn)生一個(gè)大位移）仔細(xì)調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波器的旋鈕，使示波器顯示的波形為一個(gè)接近全波整流波形。（5）松手，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點(diǎn)線（否則再調(diào)節(jié)RW1和RW2）。(6)振動(dòng)源的低頻輸入接上主機(jī)箱的低頻振蕩器，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動(dòng)平臺(tái)振蕩較為明顯。用示波器觀察放大器相敏檢波器Vo及低通濾波器的Vo波形。保持低頻振蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（頻率與輸出電壓Vpp的監(jiān)測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)十相同）用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰－峰電壓值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表10。表10Ｆ(Ｈｚ)Vpp（V）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的振幅—頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，并與實(shí)驗(yàn)七用應(yīng)變片測(cè)出的結(jié)果相比較。保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，同樣實(shí)驗(yàn)可得到振幅與電壓峰峰值Vpp曲線（定性）。注意事項(xiàng)：低頻激振電壓幅值不要過(guò)大，以免梁在自振頻率附近振幅過(guò)大。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：如果用直流電壓表來(lái)讀數(shù)，需增加哪些測(cè)量單元，測(cè)量線路該如何？利用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)，在應(yīng)用上有些什么限制？實(shí)驗(yàn)十一 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)。二、基本原理：利用電容C＝εA／d和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇ε、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（ε變）、測(cè)位移（d變）和測(cè)量液位（A變）等多種電容傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用的傳感器為圓筒式變面積差動(dòng)結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，如下圖所示：它是有二個(gè)圓筒和一個(gè)圓柱組成的。設(shè)圓筒的半徑為R；圓柱的半徑為r；圓柱的長(zhǎng)為x，則電容量為C=ε2pｘ／ln(R／r)。圖中CC2是差動(dòng)連接，當(dāng)圖中的圓柱產(chǎn)生?X位移時(shí)，電容量的變化量為?C=C1－C2=ε2p2?X／ln(R／r)，式中ε2p、ln(R／r)為常數(shù)，說(shuō)明?C與位移?X成正比，配上配套測(cè)量電路就能測(cè)量位移。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟：測(cè)微頭的使用和安裝參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖11將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳喜磮D示意接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵觯郑希苯又鳈C(jī)箱電壓表的Ｖｉｎ)。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w調(diào)節(jié)到中間位置(方法：逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底再順時(shí)傳３圈)。將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開(kāi)關(guān)打到２ｖ檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭改變電容傳感器的動(dòng)極板位置使電壓表顯示０ｖ ，再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭(同一個(gè)方向)5圈，記錄此時(shí)的測(cè)微頭讀數(shù)和電壓表顯示值為實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)值。以后，反方向每轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭1圈即△Ｘ=(這樣轉(zhuǎn)10圈讀取相應(yīng)的電壓表讀數(shù))，將數(shù)據(jù)填入表11并作出Ｘ—Ｖ實(shí)驗(yàn)曲線(這樣單行程位移方向做實(shí)驗(yàn)可以消除測(cè)微頭的回差)。 根據(jù)表11數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差δ。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。 圖11 電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖表11電容傳感器位移與輸出電壓值X(mm) V(mv)實(shí)驗(yàn)十二 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH＝KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感器、測(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟：霍爾傳感器和測(cè)微頭的安裝、使用參閱實(shí)驗(yàn)八。按圖12示意圖接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵觯郑希苯又鳈C(jī)箱電壓表的Ｖｉｎ)，將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開(kāi)關(guān)打到２ｖ檔。檢查接線無(wú)誤后，開(kāi)啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。圖12 霍爾傳感器(直流激勵(lì))位移實(shí)驗(yàn)接線示意圖以某個(gè)方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭2ｍｍ位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)；(建議做4ｍｍ位移)，將讀數(shù)填入表12。表12X（mm）V(mv)作出V－X曲線，計(jì)算不同測(cè)量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)十三 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)時(shí)霍爾式傳感器的特性。二、基本原理：交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器與直流激勵(lì)一樣，基本工作原理相同，不同之處是測(cè)量電路。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、測(cè)微頭、霍爾傳感器、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、移相器／相敏檢波器／低通濾波器模板、雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：傳感器、測(cè)微頭安裝使用同實(shí)驗(yàn)八。實(shí)驗(yàn)?zāi)０褰泳€見(jiàn)圖13(千萬(wàn)注意：暫時(shí)不要將主機(jī)箱中的音頻振蕩器Ｌｖ接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０?。圖13 交流激勵(lì)時(shí)霍爾傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖首先檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱總電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振動(dòng)器的頻率和幅度旋鈕，用示波器、頻率表監(jiān)測(cè)LV輸出頻率為1KHz，幅值為4V的峰－峰值；關(guān)閉主機(jī)箱電源，再將LV輸出電壓(1KHz 、4V、)作為傳感器的激勵(lì)電壓接入圖13的實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯校ㄗ⒁怆妷悍颠^(guò)大會(huì)燒壞傳感器）。合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器的霍爾片處于兩磁鋼中點(diǎn)，先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢(shì)為最小，然后從數(shù)顯表上觀察，調(diào)節(jié)電位器RWRW2使顯示為零。調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)較大位移，利用示波器觀察相敏檢波器輸出，旋轉(zhuǎn)移相單元電位器Rw和相敏檢波電位器Rw，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示相對(duì)值。使數(shù)顯表顯示為零，填入表13。表13交流激勵(lì)時(shí)輸出電壓和位移數(shù)據(jù)X（mm）V(mv)６、根據(jù)表13作出V－X曲線，計(jì)算不同量程時(shí)的非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。實(shí)驗(yàn)十四 壓電式傳感器測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯臏y(cè)量振動(dòng)的原理和方法。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。（觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、振?dòng)源、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：按圖14所示將壓電傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)面上(與振動(dòng)臺(tái)面中心的磁鋼吸合)，振動(dòng)源的低頻輸入接主機(jī)箱中的低頻振蕩器，其它連線按圖示意接線。圖14 壓電傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀察低通濾波器輸出的波形。用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)同時(shí)觀察輸出波形變化。改變振動(dòng)源的振蕩頻率(調(diào)節(jié)主機(jī)箱低頻振蕩器的頻率)，觀察輸出波形變化。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。實(shí)驗(yàn)十五 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(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通過(guò)交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處在交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金