【正文】 所需單元及部件： 音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、低通濾波器、 F/V 表，砝碼、主副電源、雙平行梁、應變片。 （ 4）實驗完畢關閉主、副電源，各旋鈕置初始位置。改變低頻振蕩器頻率 f(3～ 20Hz），測得相應的電壓峰峰值（低通濾波器輸出 Vpp），填入下表：畫出幅度 fVpp 曲線。 （ 2）關閉 主副電源，將低頻振蕩器的輸出 Vo 引入激振線圈的一端，激振線圈的另一端接地，低頻振蕩器的幅度旋鈕置中間位置，開啟主、副電源，雙平行梁在振動，慢慢調節(jié)低頻振蕩器頻率旋鈕，使梁振動比較明顯，如梁振動幅度不夠大，可調大低頻振蕩器的幅度。 有關旋鈕的初始位置： 音頻振蕩器 5KHz，低頻振蕩器頻率旋鈕置 5Hz 左右，幅度置最小，差放增益置最大，主副電源關閉。若激勵頻率和梁的固有頻率相同時，產生共振，此時電橋輸出為最大，根據這一原理可以找出梁的固有頻率。 Xmm V2k(V) V5k(V) V8k(V) V10k(V) 六 、交流全橋的應用 （一）、振幅測量 實驗目的：了解交流激勵的金屬箔式應變片電橋的應用。端輸出信號，頻率從 — 10KHz，接交流全橋，分別測出 系統(tǒng)輸出電壓，列表填好 V， X 值，在同一坐標上做出 V— X 曲線，比較靈敏度，并得出結論，該交流全橋工作在哪個頻率時較為合適。 實驗步驟： （ 1）接線、操作均按交流全橋實驗進行。 （二）、激勵頻率對交流全橋的影響 實驗原理：由于交流電橋中的各種阻抗的影響，改變激勵頻率可以提高交流全橋的靈敏度和提高抗干擾性。 （ 5）實驗完畢，關閉主、副電源，所有旋鈕置初始位置。放手后，梁復原，示波器圖形基本成一條直線。再用手按住梁的自由端產生一個大位移。旋轉測微頭脫離振動梁自由端并遠離將F/V 表的切換開關置 20V 檔，示波器 X 軸掃描時間切換到 — （以合適為宜）， Y 軸CH1 或 CH2 切換開關置 5V/div，音頻振蕩器的頻率旋鈕置 5KHz，幅度旋鈕置中間幅度。 2216。 （ 2）按圖 3 接線，圖中 R R R R4 為應變片； W W C、 r 為交流電橋調節(jié)平衡網絡，電橋交流激勵源必須從音頻振蕩器的 LV 輸出口引入，音頻振蕩器幅度旋鈕置中間位置。 有關旋鈕的初始位置：音頻振蕩器 5KHz，幅度關至最小， F/V 表找到 20V 檔差動放大器增益旋至最大。交流電橋只有在滿足輸出電壓的實部和虛部均為零的條件下才會平衡。若橋臂阻抗相對變化為△ Z1/Z△ Z2/Z△ Z3/Z△ Z4Z4，則電橋的輸出與橋臂阻抗的相對變化。 五 、金屬箔式應變計 — 交流全橋及激勵頻率對交流全橋的影響 (一 )、金屬箔式應變片 — 交流全橋 實驗目的：了解交流供電的四臂應變電橋的原理和工作情況。 （ 9）調整音頻振蕩器的輸出幅度，同時記錄電壓表的讀數，填入下表。 圖 6B 單位： V V i p p 0 . 5 1 2 3 4 8 1 6Vo （ 7）關閉主、副電源，根據圖 6C 的電路重新接線，將音頻振蕩器的信號從 00 端輸出至相敏檢波器的輸入端①，將從 1800 輸出端輸出接至移相器的輸入端，把移相器輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端②把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③同時與低通濾波器輸入端連接起來，將低通濾波器輸出端與直流電壓表連接起來，組成一測量線路。（此時， F/V 有表置于 20V 檔）。 （ 5）關閉主、副電源，根據圖 6B 重新接線，將音頻振蕩器的信號從 0176。 （ 4）改變參考電壓的極性，觀察輸入和輸出波形的相位和幅值關系。輸出端輸出至相敏檢波器輸入端①，把直流穩(wěn)壓電源＋ 2V 輸出接至相敏檢波器的參考輸入端⑤ ,把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③組成一個測量線 路。 實驗步驟： （ 1）了解相敏檢波器和低通濾波器在實驗儀面板上符號。音頻振蕩器頻率為 4KHz,幅度置最小（逆時針到底），直流穩(wěn)壓電湖輸出置于177。 所需單元和部件：相敏檢波器、移相器、音頻 振蕩器、雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、 F/V 表、主、副電源。 當②⑤端輸入控制電壓信號時，通過開環(huán)放大器的作用場效應晶體管處于開關狀態(tài)。 四 相敏檢波器實驗 實驗目的：了解相每檢波器的原理和工作情況。 （ 2）如果將雙蹤示波器改為單蹤示波器，兩路信號分別從 Y 軸和 X 軸送入，根據李沙育圖形是否可完成此實驗？ 注意事項：本儀器中音頻信號由函數發(fā)生器產生，所以通過移相器 后波形局部有些畸變，這不是儀器故障。 （ 5）改變音頻振蕩器的頻率，觀察不同頻率的最大移相范圍。 （ 3）將示波器的兩根線分別接到移相的輸入和輸出端，調整示波器，觀察示波器的波形。、 180176。 所需單元及部件： 移相器、音頻振蕩器、雙線（雙蹤）示波器、主、副電源 實驗步驟： （ 1）了解移相器在實驗儀所在位置及電路原理（見圖 5，電路原理見附錄）。 提示：從補償應變片和受力應變片所貼的位置點，梁的溫度梯度考慮。 （ 9）實驗完畢，關閉主、副電源，所有旋鈕轉至初始位置。 （ 7）將 F/V 表的切換開關置 20V 檔，把 圖中的 R3 換→應變片（補償片），重復 46 過程。（注意：溫度計控頭不要觸在應變片上，只要觸及應變片附近的梁體即可）。使 F/V 表顯示零。 （ 4）按圖 1 接線，開啟 主 副電源，調電橋平衡網絡 的 W1 電位器，使 F/V 顯示零，然后將 F/V 表的切換開關置 2V 檔，調 W1 電位器，使 F/V表顯示零。 （ 3） 調節(jié)測微頭脫離雙平行梁， 開啟主、副電源，調節(jié)差放零點旋鈕，使 F/V 表顯示零，再把 F/V 表的切換開關置 2V 檔，細調差放零點，使 F/V 表顯示為零。 實驗步驟： （ 1）了解加熱器在實驗儀所在的位置及加熱符號，加熱器封裝在雙平行的上片梁與下片梁之間，結構為電阻絲。 有關旋鈕的初始位置： 主、副電源關閉、直流穩(wěn)壓電源置177。所以只感受溫度變化，而不感受懸臂梁的應變。 RR RR1 23 4V O 圖 2 在電橋中， R1 為工作片， R2 為補償片， R1=R2。 實驗原理：溫度變化引起應變片阻值發(fā)生變化的原因是應變片電阻絲的溫度系數及電阻絲與測試中膨脹系數不同，由此引起測試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。 （ 5）接全橋時請注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向。 （ 4）直流穩(wěn)壓電源177。 （ 2）在實驗過程中如有發(fā)現電壓表發(fā)生過載，應將電壓量程擴大。 在同一坐標紙上描出 XV 曲線，比較三種接法的靈敏度。重復（ 4）過程將讀出數據填入下表：（全橋） 位移（m m）電壓（m v） 然后關閉主、副電源。 （ 8）保持差動放大器增益不變，將 R1， R2 兩個固定電阻換成另兩片受力應變片（即 R1換成 ， R2 換成 ，）組橋時只要掌握對臂應變片的受力方向相同，鄰臂應變片的受力方向相反即可，否則相互抵消沒有輸出。 （ 6）旋轉測微頭，使梁移動，每隔 讀一個數，將測得數值填入下表：（單臂） 位移（m m）電壓（m v） 然后關閉主、副電源。 4V 檔。 1 1電 橋副 電 源開W 1W 229781 013546R 3R 1R 2rW 1W 2C4 1 1 05 3 821 1V+_直 流 穩(wěn) 壓 電 源W 1rR 1R 2 R 3R 4電 橋 平 衡 網 絡 差 動 放 大 器直 流 電 壓 表7+ 4 V 4 V 圖 1 （ 4）將測微頭轉動到 10mm 刻度附近，安裝到雙平等梁的自由端（與自由端磁鋼吸合），調節(jié)測微頭支柱的高度（梁的自由端跟隨變化）使 F/V 表顯示最小，再旋動動測微頭，使 F/V表顯示為零（細調零），這時的測微頭刻度為零位的相應刻度。 4V 檔， F/V 表置 20V 檔。 C、全橋 R R R R4 均為應變片。 （ 3）根據圖 1 接線： A、單臂 R R R3 為電橋 單元的固定電阻， R4 為應變片。 （ 2）將差動放大器調零：用連線將差動放大器的正（ +）、負（ ）、地短接。 實驗 步驟： （ 1）了解所需單元、部件在實驗儀上的所在位置，觀察梁上的應變片，應變片為棕色襯底箔式結構小方薄片。 有關旋鈕的初始位置： 直流穩(wěn)壓電源打到177。由此可知，當 E 和電阻相對變化一定時，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關。 已知 單臂、半橋和全橋電路的∑ R 分別為Δ R/R、 2Δ R/R、 4Δ R/R。 本實驗儀器需防塵，以保證實驗接觸痕好，儀器正常工作溫度 0℃ 40℃ 第二部分 傳感器與轉換技術實驗內容 實驗一 電阻應變（金屬箔式應變計）傳感器實驗 一、 金屬箔式應變計性能 單臂、半橋、全橋比較 實驗目的：驗證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間關系。 上述檢查及實驗能夠完成，則整臺儀器各部分均為正常。 儀器后部的 RS232 接口與計算機串行口相接，信號采集前請正確設置串口，否則計算機將收不到信號。 2如果儀器是帶微機接口和實驗軟件的，請參閱《微機數據采集系統(tǒng)軟件》使用說明。 2進行“熱釋電傳感器”實驗。 進行“硅光電池”實驗。 1進行“濕敏傳感器特性演示”實驗。 1進行“擴散硅壓力傳感器”實驗，注意 MPX 壓力傳感器為差壓輸出，故輸出信號有正、負兩種。 1進行“電壓加速度傳感器”實驗，此實驗與上述第十一項內容均無定量要求。 1進行“霍爾式傳感器直流激勵特性”實驗，直流激勵信號不能大于 2V。 通濾波器：將低頻振蕩器輸出信號送入低通濾波器輸入端，輸出端用示波器觀察，注意根據低通輸出幅值調節(jié)輸入信號大小。 進行光纖（光電）式傳感器測速實驗，從 F/V 表 Fo 端讀出頻率信號。 進行“電容式傳感器特性”實驗，當振動圓盤帶動動片上下移動時，電容變換器 Vo端電壓應正負過零變化。 進行“移相器實驗”用雙蹤示波器觀 察兩通道波形。 熱敏式，進行“熱敏傳感器實驗”，電熱器加熱升溫，觀察隨溫度升高，電阻兩端的阻值變化情況，注意熱敏電阻是負溫度系數。各接線圖兩個節(jié)點間即一實驗接插線，接插線可多根迭插。 請用戶注意，本儀器是實驗性儀器各電路完成的實驗主要目的是對各傳感器測試電路做定性的驗證，而非工業(yè)應用型的傳感器定量測試。 15V 電源間的相互短路，建議平時將此兩輸出插口封住。儀器下部面板左下角處的開關為控制處理電路177。 良好的計算機顯示界面與方便實用處理軟件，實驗項目的選擇與編輯、數據采集、數據處理、圖 形分析與比較、文件存取打印。 （九）計算機聯接與處理 數據采集卡：十二位 A/D 轉換，采樣速度 10000 點 /秒，采樣速度可控制，采樣形式多樣。 10V 分五檔輸出，最大輸出電流 。 177。 （七）測速電機一組 由可調的低噪聲高速軸流風扇組成，與光電開關、光纖傳感器配合進行測速 （八）二組穩(wěn)壓電源 直流177。 （五）二套懸臂梁、測微頭 雙平行式懸臂梁二副（其中一副為應變梁，另一副裝在內部與振動圓盤相連），梁端裝有永久磁鋼、激振線圈和可拆卸式螺旋測微頭，可進行位移與振動實驗（右邊圓盤式工作臺由“激振 I 帶動，左邊平行式懸臂梁由Ⅱ帶動）。反相輸出， LV 端最大功率輸出電流 。 指針式毫伏表： 85C1 表，分 500mV、 50mV、 5mV 三檔，精度 % （四）二種振蕩器 音頻振蕩器： — 10KHz 輸出連續(xù)可調， Vpp 值 20V 輸出連續(xù)可調， 180176。 渦流變換器 輸出電壓≥ |8|V（探頭離開被測物） 變頻調幅式變換電路，傳感器線圈是振蕩電路中的電感元件 光電變換座 由紅外發(fā)射、接收管組成。（ 5KHz 時） 相敏檢波器 可檢波電壓頻率 010KHz 允許最大輸入電壓 10Vpp 極性反轉整形電路與電子開關構成的檢波電路 電荷放大器 電容反饋型放大器，用于放大壓電傳感器的輸出信號。 電壓放大器 增益約為 5 倍 同相輸入 通頻帶 0～ 10KHz 移相器