【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4KPaP(KP) 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)12KPa的壓力計(jì)，則必須對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)定，過(guò)程如下：①當(dāng)氣壓為零時(shí)，②輸入12KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw1，反復(fù)上述過(guò)程直到足夠的精度即可。 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：當(dāng)壓阻式壓力傳感器的硅基片上受到兩個(gè)方向不同的壓力P1和P2作用時(shí)，由于它們對(duì)基片產(chǎn)生的應(yīng)力正好相反，因此作用在基片上的有效壓力P=P1P2，從而可以進(jìn)行差壓測(cè)量。 三、需用器件與單元：實(shí)驗(yàn)八所用器件和單元、壓力氣囊。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 請(qǐng)同學(xué)們自擬一個(gè)差壓測(cè)量的方法。第2章 電感式傳感器實(shí)驗(yàn)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)線圈和二只次級(jí)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)。在傳感器的初級(jí)線圈上接入高頻交流信號(hào)，當(dāng)初、次中間的鐵芯隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感磁通量發(fā)生變化促使兩個(gè)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)線圈反向串接(同名端連接)，在另兩端就能引出差動(dòng)電勢(shì)輸出，其輸出電勢(shì)的大小反映出被測(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，音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)圖 21，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?。圖 21 差動(dòng)變壓器電容傳感器安裝示意圖在模塊上如圖 22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)音頻振蕩器的頻率旋鈕，輸出頻率為4～5KHz(可用主控箱的數(shù)顯頻率表來(lái)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)幅度旋鈕使輸出幅度為Vpp=2V~5V之間，(可用示波器監(jiān)測(cè)），將差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈的同名端相連。注：判別初次級(jí)線圈及次級(jí)線圈同名端的方法如下：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 22接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí)，分別觀察示波器中顯示的初、次級(jí)線圈波形，當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大，基本上能過(guò)零點(diǎn)，而且相位與初級(jí)圈波形比較能同相和反相變化，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 22中(1)、(2)、(3)、(4)為模塊中的實(shí)驗(yàn)插座。圖 22 雙蹤示波器與差動(dòng)變壓器連接示意圖將測(cè)微頭旋至10mm處，活動(dòng)桿與傳感器相吸合，調(diào)整測(cè)微頭的左右位置，使示波器第二通道顯示的波形值Vpp為最小，并將測(cè)量支架頂部的鏍釘擰緊，這時(shí)可以進(jìn)行位移性能實(shí)驗(yàn)，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰疲瑒t另一方向?yàn)樨?fù)位移。從Vpp最小處開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，(21)，再?gòu)腣pp最小處反向旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。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。表21 差動(dòng)變壓器位移ΔX值與輸出電壓Vpp數(shù)據(jù)表X(mm)←10mm→Vpp(mv)最小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中差動(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。根據(jù)表21畫(huà)出Vpp—X曲線（注意：X與X+時(shí)的Vpp相位），分析量程為177。1mm、177。3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。 五、思考題： 差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓能徹底消除嗎？ 試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？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Rp2ω2L2P，則輸出電壓U0受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)ω2L2P Rp2時(shí)輸出U0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)變壓器安裝及接線參考實(shí)驗(yàn)十。 選擇音頻信號(hào)輸出頻率為1KHz，幅度調(diào)節(jié)在2~5Vpp內(nèi)，從LV端輸出，移動(dòng)傳感器鐵芯至中間位置（即輸出信號(hào)最小時(shí)的位置）。 旋動(dòng)測(cè)微頭，填入表（22）。 保持輸入信號(hào)幅度不變，分別改變激勵(lì)頻率為3KHz、5KHz、7KHz、9KHz重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟③，將結(jié)果記入表（22）表22 不同激勵(lì)頻率時(shí)輸出電壓(峰峰值)與位移X的關(guān)系 X(mm)Vo(pp)f(KHz)13579 作出每一頻率時(shí)的Vpp－X曲線，并計(jì)算其靈敏度S，并作出靈敏度與不同激勵(lì)頻率的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)十二 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)殘余電壓的補(bǔ)償方法。 二、基本原理：由于受到差動(dòng)變壓器二只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱(chēng)、線圈的排列不均勻、不一致、鐵芯BH特性的非線性等因素的影響，因此在鐵芯處于差動(dòng)變壓器線圈中間位置時(shí)，實(shí)際輸出電壓并不為零。這個(gè)電壓稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。 三、需用器件與單元：音頻振蕩器、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、示波器? 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 按圖 21安裝好差動(dòng)變壓器并按圖 23接線，音頻信號(hào)源從Lv插口輸出，實(shí)驗(yàn)?zāi)０錜CRwRw2為電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖 23 零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路利用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出幅度為2V~5V峰峰值，頻率為45KHz之間。 調(diào)整測(cè)微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。 依次調(diào)整RwRw2，使輸出電壓降至最小。 將第二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注意與第一通道激勵(lì)電壓相比較。 從示波器上觀察并記錄下，差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值。(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)。 拆去RC1與電路的聯(lián)線觀察并記錄下示波器的信號(hào)值，比較一下與上述（6）的結(jié)果有什么不同？ 五、思考題： 請(qǐng)分析經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的零點(diǎn)殘余電壓波形。 本實(shí)驗(yàn)也可用圖 24所示線路，請(qǐng)分析原理。圖 24 零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償電路之二實(shí)驗(yàn)十三 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用—振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)（建議先做兩項(xiàng)附加實(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：與測(cè)量位移的原理相同。 三、需用器件與單元：音頻振蕩器、低頻振蕩器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、移?相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、示波器、直流穩(wěn)壓電源，振動(dòng)源。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 將差動(dòng)變壓器按圖 25安裝在振動(dòng)臺(tái)上，并用手按壓振動(dòng)臺(tái)，不能使差動(dòng)變壓器的活動(dòng)桿有卡死的現(xiàn)象，否則必須調(diào)整安裝位置。圖 25 差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)安裝圖 按圖 26接線，并按以下步驟操作：(1)檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，用示波器觀察音頻振蕩器Lv端的Vpp值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使Vpp=4V，頻率調(diào)整在5KHz。(2)用示波器觀察相敏檢波器的輸出，調(diào)整傳感器連接支架高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。(3)仔細(xì)調(diào)節(jié)Rw1和Rw2使示波器(相敏檢波輸出)顯示的波形幅值更小，基本為零。(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)接近全波的整流波形。(5)松手后，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點(diǎn)的直線(否則再調(diào)節(jié)Rw1和Rw2)。將低頻振蕩器信號(hào)接入振動(dòng)源