【導(dǎo)讀】和亂丟紙屑雜物。未經(jīng)許可不得動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的儀器設(shè)備及其他物品。不準(zhǔn)敷衍，不準(zhǔn)抄襲別組數(shù)據(jù)，不得。擅自離開(kāi)操作崗位。六、實(shí)驗(yàn)時(shí)必須注意安全，防止人身和設(shè)備事故的發(fā)生。若出現(xiàn)事故，應(yīng)立即切斷電源，及時(shí)向?qū)嶒?yàn)教師報(bào)告，并保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，不得自行處理。定的時(shí)間內(nèi)交實(shí)驗(yàn)教師批改。報(bào)，并接受檢查，由領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)情況進(jìn)行處理。和損失的，肇事者必須寫(xiě)出書(shū)面檢查，視情節(jié)輕重和認(rèn)識(shí)程度，按章予以賠償。(或采用標(biāo)準(zhǔn)雙孔懸

　　

【正文】 驗(yàn)步驟： （ 1）根據(jù)圖 7 的結(jié)構(gòu)將差動(dòng)螺管式傳感器，音頻振蕩器，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)，差動(dòng)放大器，相敏檢波器、移相、低通濾波器連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量電路，將示波器探頭分別接至差動(dòng)放大器的輸出端和相敏檢波器的輸出端。 （ 2）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離，（使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)時(shí)不至于再被吸住，這時(shí)振動(dòng)平臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)）開(kāi)啟主、副電源。 （ 3）調(diào)整電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器 W1和 W2，使差動(dòng)放大器的輸出端輸出阻的信號(hào)最小，這時(shí)差動(dòng)放在器的增益旋鈕旋至最大。（如果電橋平衡網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不過(guò)零，則需要調(diào)整電感中鐵芯上下的位置） （ 4）為了使相敏檢波器輸出端的兩個(gè)半波的基準(zhǔn)一致，可調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器。將低頻振蕩器輸出接入激振線(xiàn)圈。 （ 5）調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率旋鈕、幅度旋鈕固定至某一位置 ,使梁產(chǎn)生上下振動(dòng)。 （ 6）調(diào)整移相器上的移相電位器，使得相敏檢波器輸出端的波形如圖 8 所示。 （ 7）將示波器探頭換接至低通濾波器的輸出端。 （ 8）調(diào)節(jié)頻率，調(diào)節(jié)時(shí)可用頻率表監(jiān)測(cè)頻率，用示波器讀出峰峰值填入下表， 并作應(yīng)變梁的幅頻特性曲線(xiàn)，關(guān)閉主、副電源。 f ( H z ) 3 4 5 6 7 8 9 1 0 2 0 3 0 V o ( p p )F 0 F圖 8 B 圖 8A 思考： 本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)二 四、（一） 比較相似，請(qǐng)指出它們的各自特點(diǎn)？ 四、 激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)螺管式傳感器的影響 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 說(shuō)明在不同的激勵(lì)頻率影響下差動(dòng)螺管式電感傳感器的不同特性。 實(shí)驗(yàn)所需部件： 差動(dòng)變壓器、電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、雙蹤示波器、測(cè)微頭。 實(shí)驗(yàn)步驟： 示 波 器L v+差 動(dòng) 放 大 器R 2R 3L 0L 0 圖 9 （ 1）按圖 9 接線(xiàn)，音頻振蕩器 5KHz 幅值居中，差動(dòng)放大器增益 100 倍 (即最大 )。 （ 2）裝上測(cè)微頭，調(diào)整銜鐵處于線(xiàn)圈中間位置，調(diào)節(jié)電橋使系統(tǒng)輸出為最小。 （ 3）旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，調(diào)整銜鐵，每隔 從示波器讀出 Vpp 值，填入表格 XmmV p p ( V (4)改變音頻振蕩器頻率，并重新調(diào)好零位，重復(fù) 23 步驟，將結(jié)果填入下表。 1K2K4K6K8K1 0 KXmmV p pf(Hz) （ 5）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)上做出 VX 曲線(xiàn)，計(jì)算靈敏度，并做出靈敏度 與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)。 由此可以看出，差動(dòng)螺管式電感傳感器的靈敏與頻率特性密切相關(guān)，在某一個(gè)特定頻率時(shí)，傳感器最 為靈敏，在其兩邊，靈敏度都有所下降，故測(cè)試系統(tǒng)中應(yīng)選用這個(gè)激勵(lì)頻率。 實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變面積電容傳感器實(shí)驗(yàn) 差動(dòng)變面積電容傳感器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及其特性。 實(shí)驗(yàn)原理：電容式傳感器有多種形式，本儀器中差動(dòng)變面積式。傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、下改變位置，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為差動(dòng)電容。如將上層定片與動(dòng)片形成的電容定為 Cx1,下層定片與動(dòng)片形成的電容定為 Cx2,當(dāng)將 Cx1 和 Cx2 接入 橋路作為相鄰兩臂時(shí)，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。 所需單元及部件： 電容傳感器、電壓放大器、低通濾波器、 F/V 表、激振器、示波器。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 差動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間， F/V 表置于 2V 檔， 實(shí)驗(yàn)步驟： (1)按圖 10 接線(xiàn) ，并將差放調(diào)零 。 示波器+差動(dòng)放大器低通濾波器電壓表V5電容放大器12電容傳感器1 2電容放大器5增益V0C2C1 圖 10 （ 2） F/V 表打到 20V，調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使輸出為零。 （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，每次 ，記下此時(shí)測(cè)微頭的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù)，直至電容動(dòng)片與上（或 下）靜片復(fù)蓋面積最大為止。 X （ m m ） V （m v ） 退回測(cè)微頭至初始位置。并開(kāi)始以相反方向旋動(dòng)，同上法，記下 X（ mm）及 V(mv)值。 （ 4）計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S。 S=△ V/△ X（式中△ V 為電壓變化，△ X 為相應(yīng)的梁端位移變化），并作出 VX 關(guān)系曲線(xiàn)。 X （m m ） V （m v ） （ 5）卸下測(cè)微頭，斷開(kāi)電壓表，接通激振器，用示波器觀察輸出波形。 實(shí)驗(yàn)五 霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn) 一、 霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅鞯脑砼c特性。 實(shí)驗(yàn)原理：霍爾式傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯 度磁場(chǎng)和位于梯度磁場(chǎng)中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通過(guò)恒定電流時(shí)，霍爾元件在梯度磁場(chǎng)中上、下移動(dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢(shì)V 取決于其在磁場(chǎng)中的位移量 X，所以測(cè)得霍爾電勢(shì)的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動(dòng)放大器、 F/V 表、直流穩(wěn)壓電源、測(cè)微頭、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 有關(guān)旋鈕初始位置： 差動(dòng)放大器增益旋鈕打到最小，電壓表置 20V 檔，直流穩(wěn)壓電源置 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)儀上的安裝位置，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)?；魻柶?裝在實(shí)驗(yàn)儀的振動(dòng)圓盤(pán)上，兩個(gè)半圓永久磁鋼固定在實(shí)驗(yàn)儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器。 （ 2）開(kāi)啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零后，增益最小，關(guān)閉主電源，根據(jù)圖 11 接線(xiàn)，W r 為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。 （ 3）裝好測(cè)微頭，調(diào)節(jié)測(cè)微頭與振動(dòng)臺(tái)吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。 （ 4）開(kāi)啟主、副電源，調(diào)整 W1 使電壓表指示為零。 +差 動(dòng) 放 大 器電 壓 表VW 1r直 流 穩(wěn) 壓 電 源+ 2 V 2 V霍 爾 式 傳 感 器電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)NNSS環(huán) 形 磁 鐵霍 爾 元 件霍 爾 元 件 運(yùn) 動(dòng) 方 向 圖 11 （ 5）上下旋動(dòng)測(cè)微頭，記下 電壓表的讀數(shù)，建議每 讀一個(gè)數(shù)，將讀數(shù)填入下表： X（ m m）V（ v）X ( m m )V ( v ) 作出 VX 曲線(xiàn)指出線(xiàn)性范圍，求出靈敏度，關(guān)閉主、副電源。 可見(jiàn)，本實(shí)驗(yàn)測(cè)出的實(shí)際上是磁場(chǎng)情況，磁場(chǎng)分布為梯度磁場(chǎng)與磁場(chǎng)分布有很大差異，位移測(cè)量的線(xiàn)性度，靈敏度與磁場(chǎng)分布有很大關(guān)系。 （ 6）實(shí)驗(yàn)完結(jié)關(guān)閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。 注意事項(xiàng)： （ 1）由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。 （ 2）一旦調(diào)整好后，測(cè)量過(guò)程中不能移動(dòng)磁路系統(tǒng)。 （ 3）激勵(lì)電壓不能過(guò) 2V，以免損壞霍爾片。 二、霍爾 式傳感器的交流激勵(lì)特性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨涣骷?lì)霍爾片的特性 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、音頻振蕩、差動(dòng)放大器、測(cè)微頭、電橋、移相器、相敏檢敏、低通濾波器、主、副電源、 F/V 表、示波器、振動(dòng)平臺(tái)。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩器 1KHz，放大器增益最大，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）開(kāi)啟主、副電源將差放調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。 （ 2）調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離振動(dòng)平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。按圖 12 接線(xiàn)，開(kāi)啟主、副電源，將音頻振蕩器的輸出幅度調(diào)到 5Vpp 值，差放增益值最小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)七（ 3）的方法利用示波器和F/V 表（ F/V 表置 20V 檔）。按照實(shí)驗(yàn)十一的方法調(diào)整好 W W2 及移相器。再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，使振動(dòng)臺(tái)吸合并繼續(xù)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使 F/V 表顯示零。 霍 爾 式 傳 感 器示 波 器216。 2216。 1音頻振蕩器L v+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW12r移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V 圖 12 （ 3）旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔 記下表頭讀數(shù)填入下表： X（ m m ) V ( v ) X ( m m ) V ( v ) 找出線(xiàn)性范圍，計(jì)算靈敏度。 注意事項(xiàng)： 交流激勵(lì)信號(hào)必須從電壓輸出端 0 或 LV 輸出，幅度應(yīng)限制在峰 峰值 5V 以下，以免霍爾產(chǎn)片產(chǎn)生自熱現(xiàn)象。 三、霍爾式傳感器的應(yīng)用 （ — ）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟陟o態(tài)測(cè)量中的應(yīng) 用。 所需單元及部件： 霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、直流穩(wěn)壓電源、電橋、砝碼、 F/V 表（電壓表）、主、副電源、振動(dòng)平臺(tái)。 有關(guān)旋鈕初始位置： 直流穩(wěn)壓電源置177。 2V 檔， F/V 表置 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）開(kāi)啟主、副電源將差動(dòng)放大器調(diào)零，關(guān)閉主、副電源。 （ 2）調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離平臺(tái)并遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)。 （ 3）按圖 11 接線(xiàn)，開(kāi)啟主、副電源，將系統(tǒng)調(diào)零。 （ 4）差動(dòng)放大器增益調(diào)至最小位置，然后不再改變。 （ 5）在稱(chēng)重平臺(tái)上放上砝碼，填入下表： W （g ）V （v ）（ 6）在平面上放一個(gè)未知重量之物 ，記下表頭讀數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出 VW 曲線(xiàn)，求得未知重量。 注意事項(xiàng)： （ 1）此霍爾傳感器的線(xiàn)性范圍較小，所以砝碼和重物不應(yīng)太重。 （ 2）砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。 （二）、振幅測(cè)量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟谡駝?dòng)測(cè)量中的應(yīng)用。 所需單元及部件： 1 霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動(dòng)放大器、電橋、移相器、相敏檢波器、低通濾波、低頻振蕩器、音頻振蕩、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源、激振線(xiàn)圈、雙線(xiàn)式波器。 有關(guān)旋鈕初始位置： 差動(dòng)放大器增益旋最大，音頻振蕩器 1KHz。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）開(kāi)啟主、副電源，差動(dòng)放大器輸入短接 并接地，調(diào)零后，關(guān)閉主、副電源。 （ 2）根據(jù)電路圖 13 結(jié)構(gòu)，將霍爾式傳感器，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)，差動(dòng)放大器，電壓表連接起來(lái)，組成一個(gè)測(cè)量線(xiàn)路（電壓表應(yīng)置于 20V 檔，基本保持 上一 實(shí)驗(yàn)電路），并將差放增益置最 大 。 00霍 爾 式 傳 感 器216。 2216。 1音頻振蕩器+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW12r移 相 器示 波 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V 圖 13 （ 3）開(kāi)啟主、副電源轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，將振動(dòng)平臺(tái)中間的磁鐵與測(cè)微頭分離并遠(yuǎn)離，使梁振動(dòng)時(shí)不至于再被吸?。ㄟ@時(shí)振動(dòng)臺(tái)處于自由靜止?fàn)顟B(tài)）。 （ 4）調(diào)整電橋平衡電位器 W1 和 W2，使 F/V 表指示為零。 （ 5）去除 低通濾波器與 電壓表的連線(xiàn)，將 低通濾波器 的輸 出與示波器相連，將 F/V 表置 2KHz 檔，并將低頻振蕩器的輸出端與激振線(xiàn)圈相連后再用頻率表監(jiān)測(cè)頻率。 （ 6）低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至某一位置，調(diào)節(jié)低頻振蕩頻率（頻率表監(jiān)測(cè)頻率），用示波器讀出低通濾波器輸出的峰峰值填入下表： F 5 7 9 10 11 12 13 15 20 Vpp 思考： （ 1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)平臺(tái)的自振頻率大致為多少。 （ 2）在某一頻率固定時(shí)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度旋鈕，改變梁的振動(dòng)幅度，通過(guò)示波器讀出的數(shù)據(jù)是否可以推算出梁振動(dòng)時(shí)的位移距離。 （ 3）試想一下，用其他方法來(lái)測(cè)振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)時(shí)的位移范圍，并與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。 注意事項(xiàng)： 應(yīng)仔細(xì)調(diào)整磁路部分，使傳感器工作在梯度磁場(chǎng)中，否則靈敏度將大大下降。 實(shí)驗(yàn)六 電渦流式傳感器實(shí)驗(yàn) 一、電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁u流式傳感器的原理及工作性能 實(shí)驗(yàn)原理：電渦流式傳感器由平面線(xiàn)圈和金屬渦流片組成 ，當(dāng)線(xiàn)圈中通以高頻交變電流后，與其平行的金屬片上產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響線(xiàn)圈的阻抗 Z，而渦流的大小與金屬渦流片的 電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及線(xiàn)圈的距離 X 有關(guān)。當(dāng)平面線(xiàn)圈、被測(cè)體（渦流片）、激勵(lì)源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗 Z 只與 X 距離有關(guān)。將阻抗變化經(jīng)渦流變換成電壓 V 輸出，則輸出電壓是距離 X 的單值函數(shù)。 所需單元及部件： 渦流變換器、 F/V 表、測(cè)微頭、鐵測(cè)片、渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、主、副電源。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）裝好傳感器（傳感器對(duì)準(zhǔn)鐵測(cè)片安裝）和測(cè)微頭。 （ 2）觀察傳感器的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)扁平線(xiàn)圈。 （ 3）用導(dǎo)線(xiàn)將傳感器接入渦流變換器輸入端，將輸出端接至 F/V 表，電壓置 于 20V 檔，見(jiàn)圖 14，開(kāi)啟主、 副電