【文章內(nèi)容簡介】 變壓器安裝同實驗十。接線圖同實驗十。 選擇音頻信號輸出頻率為 1KHZ， Vpp＝ 2V。 從 LV輸出，（可用主控箱的數(shù)顯表頻率檔顯示頻率）移動鐵芯至中間位置即輸出信號最小時的位置，調(diào)節(jié) Rw1 、 Rw2 使輸出變得更小， 用示波器監(jiān)視第二 通道，旋動測微頭，向左（或右）旋到離中心位置 處，有較大的輸出。將測試結(jié)果記入表 3－ 2。 分別改變激勵頻率從 1KHZ―― 9KHZ，幅值不變，將測試結(jié)果記入表 3－ 2 表 3－ 2 不同激勵頻率時輸出電壓的關(guān)系。 F(Hz) 1KHz 2 KHz 3 KHz 4 KHz 5 KHz 6 KHz 7 KHz 8 KHz 9 KHz V0(v) 作出幅頻特性曲線。 實驗十二 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解差動變壓器零點殘余電壓補償方法。 二、 基本原理： 由于差動變壓器二只次 級線圈的等效參數(shù)不對稱，初級線圈的縱向排列的不均勻性，2P22P i210 LRU)MM(U ?????CSY2020 實驗指南 第 19頁 共 49頁 二次級的不均勻、不一致，鐵芯 B－ H特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動線圈中間位置時其輸出電壓并不為零。稱其為零點殘余電壓。 三、 需用器件與單元： 音頻振蕩器、測微頭、差動變壓器、差動變壓器實驗?zāi)０濉⑹静ㄆ鳌? 四、 實驗步驟： 按圖 3－ 3 接線，音頻信號源從 LV插口輸出，實驗?zāi)０?R1 、 C1 、 RW1 、 RW2 為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。 圖 3－ 3 零點殘余電壓補償電路 利用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為 2V峰－峰值。 調(diào)整測微頭，使差動放大器輸出電壓最小。 依次調(diào)整 RW RW2，使輸出電壓降至最小。 將第二通道的靈敏度提高，觀察零點殘余電壓的波形，注意與激勵電壓相比較。 從示波器上觀察，差動變壓器的零點殘余電壓值（峰－峰值）。（注：這時的零點殘余電壓經(jīng)放大后的零點殘余電壓＝ V 零點 pp／ K， K 為放大倍數(shù)） 五、 考題： 請分析經(jīng)過補償后的零點殘余電壓波形。 本實驗也可用圖 3－ 4 所示線路，請分析原理。 圖 3CSY2020 實驗指南 第 20頁 共 49頁 － 4 零點殘余電壓補償電路之二 實驗十三 差動變壓器的應(yīng)用――振動測量實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解差動變壓器測量振動的方法。 二、 基本原理： 利用差動變壓器測量動態(tài)參數(shù)與測位移量的原 理相同。 三、 需用器件與單元： 音頻振蕩器、差動放大器模板、移相器 /相敏檢波器 /濾波器模板、測微頭、數(shù)顯單元、低頻振蕩器、振動源單元（臺面上）、示波器、直流穩(wěn)壓電源。 四、 實驗步驟： 將差動變壓器按圖 3－ 5，安裝在臺面三源板的振動源單元上。 圖 35 差動變壓器振動測量安裝圖 按圖 3－ 6接線，并調(diào)整好有關(guān)部分，調(diào)整如下：（ 1）檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，用示波器觀察 LV峰－峰值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使 Vopp=2V（ 2）利用示波器觀察相敏 檢波器輸出，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（相敏檢小波器）顯示的波形幅值更小，基本為零點。（ 4）用手按住振動平臺（讓傳感器產(chǎn)生一個大位移）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接近零點線。（否則再調(diào)節(jié) RW1 和 RW2）激振源接上低頻振蕩器，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動平臺振蕩較為明顯。用示CSY2020 實驗指南 第 21頁 共 49頁 波器觀察放大器 Vo 相敏檢波器的 Vo 及低通濾波器的 Vo 波形。 圖 3－ 6 差動變壓器振動測量實驗接線圖 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)測方法與實驗十相同）用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰－峰電壓值，記下實驗數(shù)據(jù)，填入下表 3－ 3 表 3－ 3 f(Hz) Vpp（ V） 根據(jù)實驗結(jié)果作出梁的振幅――頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，并與用應(yīng)變片測出的結(jié)果相比較。 保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，同樣實驗可得到振幅與電壓峰峰值 Vpp曲線（定性）。 注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免 梁在自振頻率附近振幅過大。 五、 思考題： 如果用直流電壓表來讀數(shù)，需增加哪些測量單元，測量線路該如何？ 利用差動變壓器測量振動，在應(yīng)用上有些什么限制？ CSY2020 實驗指南 第 22頁 共 49頁 實驗十四 電容式傳感器的位移實驗 一、 實驗?zāi)康?：了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點。 二、 基本原理： 利用平板電容 C＝ ε A／ d 和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇 ε、 A、 d 中三個參數(shù)中，保持二個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（ ε 變）測微小位移（變 d）和測量液位（變 A）等多種電容傳感器。 三、 需用器件與單元： 電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)０?、測微頭 、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。 四、 實驗步驟： 按圖 3－ 1 安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)０迳?，判別 CX1 和 CX2時，注意動極板接地，接法正確則動極板左右移動時，有正、負(fù)輸出。不然得調(diào)換接頭。一般接線：二個靜片分別是 1 號和 2 號引線，動極板為 3 號引線。 將電容傳感器電容 C1 和 C2 的靜片接線分別插入電容傳感器實驗?zāi)０?Cx Cx2 插孔上，動極板連接地插孔（見圖 4－ 1）。 圖 4－ 1 電容傳感器位移實驗接線圖 CSY2020 實驗指南 第 23頁 共 49頁 將電容傳感器實驗?zāi)０宓妮敵龆?Vo1 與數(shù)顯表單元 Vi 相接（插入主控箱 Vi 孔）， Rw 調(diào)節(jié) 到中間位置。 接入177。 15V 電源，旋動測微頭推進(jìn)電容器傳感器動極板位置，每間隔 記下位移 X 與輸出電壓值，填入表 4－ 1。 表 4－ 1 電容傳感器位移與輸出電壓值 X(mm) V(mv) 根據(jù)表 4－ 1 數(shù)據(jù)計算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度 S 和非線性誤差 δ f。 五、 思考題： 試設(shè)計利用 ε 的變化測谷物濕度的傳感器原理及結(jié)構(gòu)？能否敘述一下在設(shè)計中應(yīng)考慮哪些因素？ 實驗十五 直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解霍爾式傳感器原理與應(yīng)用。 二、 基本原理 ：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍 爾電勢 UH＝ KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場中運動時，它就可以進(jìn)行位移測量。 三、 需用器件與單元： 霍爾傳感器實驗?zāi)０?、霍爾傳感器、直流源、測微頭、數(shù)顯單元。 四、 實驗步驟： 將霍爾傳感器按圖 5－ 1 安裝。霍爾傳感器與實驗?zāi)０宓倪B接按圖 5－ 2 進(jìn)行。 3 為電源177。 4V， 4 為輸出。 開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置再調(diào)節(jié) RW1 使數(shù)顯表指示為零。 CSY2020 實驗指南 第 24頁 共 49頁 圖 5 圖 5－ 1 霍爾傳感器安裝示意圖 圖 5－ 2 霍爾傳感器位移――直流激勵實驗接線圖 微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動 記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表 5－ 1。 表 5－ 1 X（ mm） V(mv) 作出 V－ X 曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。 五、 思考題： 本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？ 實驗十六 交流激勵時霍爾式傳感器的位移實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解交流激勵時霍爾式傳感器的特性。 二、 基本原理： 交流激勵時霍爾 式傳感器與直流激勵一樣，基本工作原理相同，不同之處是測量電路。 三、 需用器件與單元： 在實驗十六基礎(chǔ)上加相敏檢波、移相、濾波模板、雙線示波器。 四、 實驗步驟 ： 傳感器安裝同實驗十六，實驗?zāi)０迳线B線見圖 5－ 3。 CSY2020 實驗指南 第 25頁 共 49頁 圖 5－ 3 交流激勵時霍爾傳感器位移實驗接線圖 調(diào)節(jié)音頻振動器頻率和幅度旋鈕，從 Lv 輸出，用示波器測量使電壓輸出頻率為 1KHz，電壓峰－峰值為接上交流電源，激勵電壓從音頻輸出端 LV輸出頻率 1KHZ，幅值為 4V 峰－峰值（注意電壓過大會燒壞霍爾元件）。 調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器處于磁鋼中點，先用示波器觀察使霍爾元 件不等位電勢為最小，然后從數(shù)顯表上觀察，調(diào)節(jié)電位器 RW RW2 使顯示為零。 調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個較大位移，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)顯表顯示相對值。 使數(shù)顯表顯示為零，然后旋動測微頭記下每轉(zhuǎn)動 時表頭讀數(shù)，填入表 5－ 2。 表 5－ 2 交流激勵時輸出電壓和位移數(shù)據(jù) X（ mm） V(mv) 根據(jù)表 5－ 2 作出 V－ X 曲線，計算不同量程時的非線性誤差。 五、 思考題： 利用霍爾元件測量位 移和振動時，使用上有何限制？ 實驗十七 霍爾測速實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。 CSY2020 實驗指南 第 26頁 共 49頁 二、 基本原理： 利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式： UH＝ KHIB，當(dāng)被測圓盤上裝上 N只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化 N 次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。 三、 需用器件與單元 ： 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、直流源＋ 5V、轉(zhuǎn)動源 2－ 24V、轉(zhuǎn)動源單元、數(shù)顯單元的轉(zhuǎn)速顯示部分。 四、 實驗步驟： 根據(jù)圖 5－ 4，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上，探頭對準(zhǔn)反射面內(nèi)的磁鋼。 圖 5－ 4 霍爾、光電、磁電轉(zhuǎn)速傳感順安裝示意圖 將 5V 直流源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源端（ 1 號接線端）。 將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（ 2 號接線端）插入數(shù)顯單元 Fin 端， 3 號接線端接地。 將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的＋ 2V－ 24V 轉(zhuǎn)速電源接入三源板的轉(zhuǎn)動電源插孔中。 將數(shù)顯單元上的開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電壓使轉(zhuǎn)動速度變化。觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。 五、 思考題： 利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上有否限制？ 本實驗裝置上用了十二只磁鋼，能否用一只磁鋼？ 實驗十八 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解磁電式測 量轉(zhuǎn)速的原理。 二、 基本原理： 基于電磁感應(yīng)原理， N 匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應(yīng)電勢： 發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入 N 個磁棒時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生 N 次的變化，通過放大、整形和計數(shù)等電路即可以測量轉(zhuǎn)速。 dtdNe ???CSY2020 實驗指南 第 27頁 共 49頁 三、 需用器件與單元： 磁電式傳感器、數(shù)顯單元測轉(zhuǎn)速檔、直流源 2－ 24V。 四、 實驗步驟： 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器按圖 5－ 4 安裝傳感器端面離轉(zhuǎn)動盤面 2mm 左右。將磁電式傳感器輸出端插入數(shù)顯單元 Fin 孔。（磁電式傳感器兩輸出插頭插入臺面板上二個插孔） 將顯示開關(guān)選擇轉(zhuǎn)速測量檔。 將轉(zhuǎn)速電源 2－ 24V 用引線引入到臺面板上 24V 插孔，合上主控箱電開關(guān)。使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓觀察轉(zhuǎn)速變化情況。 五、 思考題： 為什么說磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測很低速的轉(zhuǎn)動，能說明理由嗎？ 實驗十九 用磁電式原理測量地震＊ 磁電式傳感器是絕對測量原理的傳感器，因此它可以直接放在地面上測量地震，用而不用找其它相對靜止點。請設(shè)計一個簡易的地震儀用來測量車床、床身振動。 實驗二十 壓電式傳感器測振動實驗 一、 實驗?zāi)康模?了解壓電傳感器的測量振動的原理和方法。 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 驗用壓電加速度計結(jié)構(gòu)）工作時傳感器感受與試件相同頻率的振動，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)生正比于運動加速度的表面電荷。 三、 需用器件與單元