【正文】 4~5KHZVPP4V接示波器第一通道接示波器第二通道L2L3L1** 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 19 實(shí)驗(yàn) 六 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。3mm 靈敏度和非線性誤差。根據(jù)表 中數(shù)據(jù) 畫出 Vopp－ X 曲線，作出量程為 177。 圖 5－ 2 雙線示波器與差動(dòng)變壓器連線示意圖 旋動(dòng)測(cè)微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰－峰值 Vpp 為最小，這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，另一個(gè)方向位稱為負(fù)，從 Vpp最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔 從示波器上讀出輸出電壓 Vpp 值，填入下表 ，再由 Vpp最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，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。 音頻振蕩器信號(hào)必須從 主控臺(tái) 中 Lv 端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率，輸出頻率為 4—— 5KHz（可用 主控臺(tái) 的頻率表 Fin來(lái)監(jiān)測(cè)）。 六、實(shí)驗(yàn)步驟 根據(jù)圖 5－ 1，將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀Ｆ漭敵鲭妱?shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量 。 四、實(shí)驗(yàn)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)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 驗(yàn)證變壓器式電感傳感器的原理和工作特性。 圖 4－ 1 壓阻式壓力傳感器測(cè)量系統(tǒng) 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 16 圖 4－ 2 壓力傳感器壓力實(shí)驗(yàn)接線圖 七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中填寫《實(shí)驗(yàn)報(bào)告 四 》，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理。 逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度，觀察數(shù)顯表顯示電壓的 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 15 正、負(fù)，若為負(fù)值則對(duì)調(diào)傳感器差放 的正負(fù)輸入 接法 互換 。 先松開(kāi)流量計(jì)上端出氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開(kāi)通流量計(jì)。 實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?RW2 用于調(diào)節(jié)零位， RW1 可調(diào)放大倍數(shù)，按圖 4－ 1 接線，模板的放大器輸出 Vo2引到 主控臺(tái) 數(shù)顯表的 Vin插座。 實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將 白 色氣壓軟管一端插入 主控臺(tái) 面板 的隔板接頭中，另一端插入壓力傳感器的氣嘴中。 注意壓力傳感器的接法： 紅色引線接 Vs；黑色引線接地線；黃色引線接 Vo＋；藍(lán)色引線接 Vo－。在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。 15V。 三 、實(shí)驗(yàn) 儀器 壓力源（已在 主控臺(tái) ）、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒘髁坑?jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源177。 八、 實(shí)驗(yàn)思考題 如果不考慮應(yīng)變片的受力方向，結(jié)果會(huì)怎樣？ 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 14 實(shí)驗(yàn) 四 壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解擴(kuò)散硅壓阻 式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。 S滿量程輸出平均值，此處為 200g。式中Δ m 為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差。 重量(g) 20g 40g 60g 80g 100g 120g 140g 160g 180g 200g 電壓(v) 根據(jù) 上 表計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S3＝Δ U/Δ W（Δ U 輸出電壓變化量，Δ W 重量變化量）和非線性誤差：δ f1=Δ m/yF 在應(yīng)變托盤 上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值， 逐個(gè)增加砝碼個(gè)數(shù)，每增加一個(gè)砝碼讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到十個(gè)砝碼全部 加完。 4V，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器 RW1， 使數(shù)顯表顯示為 。 R R R R4為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意 將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊? 拆掉差放調(diào)零的連接線，即將差放正、負(fù)輸入對(duì)地短接的線拆掉。 15V（從主控臺(tái)引入），檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０?調(diào)節(jié)增益電位器 RW3逆時(shí)針 調(diào)到最大，預(yù)熱五分鐘，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控臺(tái)面板上數(shù)顯表輸入 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 12 端 Vin 相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器 RW4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到 2V檔）。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別， R1＝ R2＝ R3＝ R4＝ 350Ω，加熱絲阻值為 50Ω左右。 如圖（ 3－ 1）應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。 六、 實(shí)驗(yàn)步驟 了解所需單元、部件在模塊 所在 的 位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 遵循 將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄喾?的接入鄰邊 的原則 。由此可知，當(dāng) E 和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無(wú)關(guān)。已知單 全橋電路的∑ R分別為 4RR? 。 4V電源、萬(wàn)用表（自備）。 三、實(shí)驗(yàn)儀器 應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、177。 了解全橋測(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 11 實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片 —— 全橋性能實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證全橋的的特點(diǎn)和性能 。 七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中填寫《實(shí)驗(yàn)報(bào)告二》，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理。 yF S 100％。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果并填入下表 ，關(guān)閉電源。（數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到 2V檔） 。接入橋路電源177。 根據(jù)圖 2－ 2 接線。關(guān)閉 主控臺(tái) 電源。 接入模板電源177。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的 R R R R4。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片。 差放調(diào)零完成后，應(yīng)將差放的線拆掉，再按圖 2－ 2 接線做實(shí)驗(yàn)。 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 應(yīng)變片 R2 應(yīng)和 R1 受力狀態(tài)相反，即一片受拉，一片受壓。 4V電源、萬(wàn)用表（自備）。 三、實(shí)驗(yàn)儀器 應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、177。 比較單臂、半橋 輸出時(shí) 靈敏度 的關(guān)系 并得出相應(yīng)的結(jié)論。 八、 實(shí)驗(yàn)思考題 單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（ 1）正（受拉）應(yīng)變片；（ 2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片；（ 3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。 S滿量程輸出平 均值，此處為 200g。式中Δ m 為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差。 重量(g) 20g 40g 60g 80g 100g 120g 140g 160g 180g 200g 電壓(v) 根據(jù) 上 表計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S＝Δ U/Δ W（Δ U輸出電壓變化量，Δ W重量變化量）和非線性誤差：δ f1=Δ m/yF （數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到 2V檔） 在應(yīng)變托盤 上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，逐個(gè) 增加砝碼 個(gè)數(shù)，每增加一個(gè)砝碼讀取 相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到 十個(gè) 砝碼全部加完。檢查接線無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)。 將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片 R1（即模板左上方的 R1）接入電橋作為一個(gè)橋臂與 R R R7接成直流電橋（ R R R7模塊內(nèi)已接好），接好電橋調(diào)零電位器 RW1，接上橋路電源177。關(guān)閉 主控臺(tái) 電源 。 接入模板電源177。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的 R R R R4。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片 。 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 差放調(diào)零完成后，應(yīng)將差放的線拆掉 ，再按圖 1－ 2接線做實(shí)驗(yàn)。 四、 實(shí)驗(yàn)原理 電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： R KuR? ? 式中 RR? 為電阻絲電阻相對(duì)變化， K為應(yīng)變靈敏系數(shù) , lu l?? 為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。 15V電源、177。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 了解金屬箔式應(yīng)變片 單臂電橋的工作原理和工作情況。 8) 做實(shí)驗(yàn)前務(wù)必仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ，尤其仔細(xì)閱讀每個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。 6) 實(shí)驗(yàn)完畢后，請(qǐng)將傳感器以及電路模塊放回原位。 4) 嚴(yán)禁用酒精或其它具有腐蝕性物質(zhì)擦洗面板，以防示意圖擦掉。 3) 嚴(yán)禁將主控臺(tái)上 177。 五 、 注意事項(xiàng) 1) 在更換連接線時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)電源，只有在確保接線無(wú)誤后方可接通電源。 （ 2） 轉(zhuǎn)動(dòng)源不轉(zhuǎn)、應(yīng)檢查轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是否有輸出，如有輸出更換 轉(zhuǎn) 動(dòng) 電 機(jī) ， 如無(wú)輸出更換電源板。 （ 4）避免在過(guò)潮或溫度過(guò)高的環(huán)境中使用本儀器。 （ 2） 做完實(shí)驗(yàn)后要 將模塊、傳感器、配件及連線全部整理好。 打開(kāi)氣源開(kāi)關(guān)，氣源口有聲響，說(shuō)明氣壓泵工作正常。 數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件的使用方法詳見(jiàn)《軟件使用說(shuō)明書》。 將 220V的電源線插頭插入市電插座，接通開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮，計(jì)時(shí)器指 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 4 示為 4 個(gè)零，數(shù)字顯示 或－ ，電壓指示燈亮，表示實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源工作正常。 二 、 電路原理 傳感器 模塊電路原理圖見(jiàn)模塊正面 三 、 使用方法 開(kāi)機(jī)前 將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到中間位置，顯示選擇旋鈕打到 2V檔，電壓選擇打到 177。標(biāo)準(zhǔn) RS232 接口，與計(jì)算機(jī)串行工作。 實(shí)驗(yàn)?zāi)K部分： 應(yīng)變式、壓力、差動(dòng)變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光纖位移、溫度、移相／相敏檢波／濾波十個(gè)模塊。 三源板 ：裝有振動(dòng) 源 1Hz－ 30Hz（可調(diào)）；旋轉(zhuǎn)源 0－ 2400 轉(zhuǎn)／分（可調(diào)）；加熱源 常溫 ＜ 150℃ （可調(diào)） 。因斷路無(wú)輸出重新開(kāi)機(jī)即恢復(fù)正常。10V電源與其它電源、信號(hào) Fin、 Vin部分不共地。6V177。2V177。 其中電源、音頻、低頻、均具有斷電保護(hù)功能。音頻信號(hào)源（音頻振蕩器） 1kHz~10kHz（可調(diào) ）；低頻信號(hào)源（低頻振蕩器） 1Hz~30Hz(可調(diào) )；氣壓源 0－ 20kpa 可調(diào)；高精度溫度