【正文】 線重合時，應看微分筒的示值是否過零，如圖11—；如圖11—5丙未過零，則不應讀為2mm。用手旋轉微分筒或微調鈕時，測桿就沿軸線方向進退。四、實驗步驟：附：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖11—5測微頭讀數(shù)圖圖11—5測位頭組成與讀數(shù)測微頭組成： 測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調鈕組成。 減小零點殘余電動勢電路三、需用器件與單元：主機箱中的177。在差動變壓器的線圈中串、并適當數(shù)值的電阻電容元件，當調整WW2時，可使零點殘余電動勢減小。 采用補償線路減小零點殘余電動勢。選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。 差動變壓器輸出特性盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對稱。零點殘余電動勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標。其中E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。由圖11—2可以看出一次繞組的電流為：二次繞組的感應動勢為：同樣道理，當銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。當銜鐵移向二次繞組L21，這時互感M1大，M2小，圖11—1差動變壓器的結構示意圖 圖11—2差動變壓器的等效電路圖因而二次繞組L21內(nèi)感應電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。對于差動變壓器，當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側激勵引起的感應電動勢相同。當差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響），它的等效電路如圖11—2所示。差動變壓器一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化。二、基本原理：差動變壓器的工作原理電磁互感原理。*實驗十 壓阻式壓力傳感器應用—壓力計要求：利用傳感器實驗臺模擬壓力計，測量范圍為2kPa～18kPa提示：參考實驗九自己組織實驗，關鍵在于實驗電路的標定。如果本實驗裝置要成為一個壓力計，則必須對電路進行標定，方法采用逼近法：輸入4kPa氣壓，調節(jié)Rw2（低限調節(jié)），(有意偏小)，當輸入16kPa氣壓，調節(jié)Rw1（高限調節(jié)）(有意偏小)；再調氣壓為4kPa，調節(jié)Rw2（低限調節(jié)），(有意偏小)，調氣壓為16kPa，調節(jié)Rw1（高限調節(jié)）(有意偏小)；這個過程反復調節(jié)直到逼近自己的要求(，)即可。仔細地逐步調節(jié)流量計旋鈕，使壓力在2kPa～18kPa之間變化（氣壓表顯示值），每上升1kPa氣壓分別讀取電壓表讀數(shù)，將數(shù)值列于表8。合上主機箱上的氣源開關，啟動壓縮泵，逆時針旋轉轉子流量計下端調壓閥的旋鈕，此時可看到流量計中的滾珠在向上浮起懸于玻璃管中，同時觀察氣壓表和電壓表的變化。實驗模板上RW1用于調節(jié)放大器增益、RW2用于調零，將RW1調節(jié)到的1／3位置(即逆時針旋到底再順時針旋3圈)。10V調節(jié)到177。圖9—2壓阻式壓力傳感器測壓實驗安裝、接線示意圖將主機箱中電壓表量程切換開關切到2V檔；可調電源177。四、實驗步驟：按9—2示意圖安裝傳感器、連接引壓管和電路：將壓力傳感器安裝在壓力傳感器實驗模板的傳感器支架上；引壓膠管一端插入主機箱面板上的氣源的快速接口中（注意管子拆卸時請用雙指按住氣源快速接口邊緣往內(nèi)壓，則可輕松拉出），另一端口與壓力傳感器相連；壓力傳感器引線為4芯線(專用引線)，壓力傳感器的 1端接地，2端為輸出Vo＋，3端接電源＋4V，4端為輸出Vo－。2V～177。圖9—1 壓阻式壓力傳感器壓力測量實驗原理三、需用器件與單元：主機箱中的氣壓表、氣源接口、電壓表、直流穩(wěn)壓電源177。在壓力（壓強）作用下彈性元件產(chǎn)生應力，半導體電阻應變薄膜的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，經(jīng)電橋轉換成電壓輸出，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。二、基本原理：擴散硅壓阻式壓力傳感器的工作機理是半導體應變片的壓阻效應，在半導體受力變形時會暫時改變晶體結構的對稱性，因而改變了半導體的導電機理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱之為半導體的壓阻效應 。實驗完畢，關閉電源。拆除示波器的CH1通道，用示波器CH2(示波器設置：觸發(fā)源選擇內(nèi)觸發(fā)CH水平掃描速度TIME/DIV 在50mS～20mS范圍內(nèi)選擇、觸發(fā)方式選擇AUTO ；垂直顯示方式為顯示CH垂直輸入耦合方式選擇交流耦合AC、垂直顯示靈敏度VOLTS/～50mV范圍內(nèi)選擇)分別顯示觀察相敏檢波器的輸入Vi和輸出Vo及低通濾波器的輸出Vo波形。（3）松手，仔細調節(jié)應變傳感器實驗模板的RW1和RW2(交替調節(jié))使示波器（相敏檢波器輸出）顯示的波形幅值更小，趨向于無波形接近零線。調整好有關部分，調整如下：（1）檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關，用示波器監(jiān)測音頻振蕩器Lv的頻率和幅值，調節(jié)音頻振蕩器的頻率、幅度使Lv輸出1kHz左右，幅度調節(jié)到10Vpp （交流電橋的激勵電壓）。電橋模型二組對角線阻值均為350Ω，可用萬用表測量)。相敏檢波器電路調試完畢，關閉電源。2V檔。2V～177。垂直顯示方式為雙蹤顯示DUAL、垂直輸入耦合方式選擇直流耦合DC、靈敏度VOLTS/DIV在1V～5V范圍內(nèi)選擇)并將光跡線居中(當CHCH2輸入對地短接時)。四、實驗步驟：相敏檢波器電路調試：正確選擇雙線（雙蹤）示波器的“觸發(fā)”方式及其它設置(提示：觸發(fā)源選擇內(nèi)觸發(fā)CH水平掃描速度TIME/DIV ～10181。10V（步進可調）直流穩(wěn)壓電源、177。圖8—1 應變儀實驗原理方塊圖三、需用器件與單元：主機箱中的177。圖中，交流電橋就是一個調制電路，W1(RW1)、r(R8)、W2(RW2)、C是交流電橋的平衡調節(jié)網(wǎng)絡，移相器為相敏檢波器提供同步檢波的參考電壓。二、基本原理：圖8—1是應變片測振動的實驗原理方塊圖。五、思考題：通過移相器、相敏檢波器的實驗是否對二者的工作原理有了更深入的理解。調節(jié)移相電位器，觀察相敏檢波器的輸入、輸出波形關系。注：一般要求相敏檢波器工作狀態(tài)Vi檢波信號與參考電壓AC相位處于同相或反相。關閉電源。＊提示：示波器設置除與(一)移相器實驗2中的垂直輸入耦合方式選擇直流耦合DC外，其它設置都相同；但當CHCH2輸入對地短接時，將二者光跡線移動到顯示屏中間(居中)后再進行測量波形。2V檔。2V～177。測試完畢關閉主電源。調節(jié)移相器的移相電位器（逆時針到底0kΩ～順時針到底10kΩ變化范圍），用示波器可測定移相器的初始移相角（ΦＦ=ΦＦ1）和移相范圍△ΦＦ。S范圍內(nèi)選擇、觸發(fā)方式選擇AUTO 。四、實驗步驟：(一)移相器實驗 調節(jié)音頻振蕩器的幅度為最?。ǚ刃o逆時針輕輕轉到底），按圖7—4示意接線，檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關，調節(jié)音頻振蕩器的頻率（用示波器測量）為ｆ=1kHz，幅度適中（2V≤Vpp≤8V）。10V（步進可調）直流穩(wěn)壓電源、177。圖7—3相敏檢波器工作時序圖三、需用器件與單元：主機箱中的177。相敏檢波器具有鑒相特性，輸出波形V3的變化由檢波信號V1與參考電壓波形V2之間的相位決定。關鍵點：Q51是由參考電壓V7矩形波控制的開關電路。圖中，AC為交流參考電壓輸入端，DC為直流參考電壓輸入端，Vi端為檢波信號輸入端，Vo端為檢波輸出端。顯然，當移相電位器Rw=0，上式中ΦF2=0，因此ΦF1決定了圖7—1所示的二階移相器的初始移相角：即ΦF=ΦF1=л2tg12лfR3C1若調整移相電位器Rw，則相應的移相范圍為：ΔΦF=ΦF1ΦF2=2tg12лfR3C1+2tg12лfΔRwC3已知R3=10kΩ,C1=6800p,△Rw=10kΩ,C3=,如果輸入信號頻率f一旦確定，即可計算出圖7—1所示二階移相器的初始移相角和移相范圍。同理由IC2,R4,R5,Rw,C3構成另一個一階移相器（滯后），在R5=R4條件下的特性為：KF2(jω)=Vo/V1=(1jωRwC3)/(1+jωRwC3) KF2(ω)=1ΦF2(ω)=л2tg1ωRwC3由此可見，根據(jù)幅頻特性公式，移相前后的信號幅值相等。二、基本原理： 移相器工作原理：圖7—1為移相器電路原理圖與實驗模板上的面板圖。計算這一溫度變化產(chǎn)生的相對誤差：實驗完畢，關閉電源。將200g砝碼放在托盤上，在數(shù)顯表上讀取記錄電壓值Uo1。15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；應變傳感器實驗模板、托盤、砝碼、加熱器（在實驗模板上，已粘貼在應變傳感器左下角底部）。2V～177。因此當溫度變化時，在被測體受力狀態(tài)不變時，輸出會有變化。二、基本原理：電阻應變片的溫度影響，主要來自兩個方面。實驗完畢，關閉電源。拿去托盤上的所有砝碼，調節(jié)電位器RW4（零位調節(jié)）。4V檔。2V～177。四、實驗步驟：按實驗一中的1和3步驟實驗。10V（步進可調）直流穩(wěn)壓電源、177。圖5—1 數(shù)字電子稱原理框圖三、需用器件與單元：主機箱中的177。數(shù)字電子秤實驗原理如圖5—1。實驗五 應變片直流全橋的應用—電子秤實驗一、實驗目的：了解應變直流全橋的應用及電路的標定。經(jīng)實驗驗證闡述理由（注意：實驗一、二、三中的放大器增益必須相同）。15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；應變式傳感器實驗模板、托盤、砝碼。2V～177。二、基本原理：如圖4 （a）、（b）、（c） （a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖4 應變電橋（a）、Uo＝U①－U③＝〔(R1＋△R1)／(R1＋△R1＋R2)－R4／(R3＋R4)〕E＝〔（1＋△R1／R1）／（1＋△R1／R1＋R2／R2）－（R4／R3）／（1＋R4／R3）〕E設R1＝R2＝R3＝R4，且△R1／R1＜＜1。圖3—2 應變片全橋性能實驗接線示意圖表3全橋性能實驗數(shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)五、思考題：測量中，當兩組對邊（RR3為對邊）電阻值R相同時，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。四、實驗步驟：實驗步驟與方法（除了按圖3—2示意接線外）參照實驗二，將實驗數(shù)據(jù)填入表3作出實驗曲線并進行靈敏度和非線性誤差計算。10V（步進可調）直流穩(wěn)壓電源、177。圖3—1應變片全橋特性實驗接線示意圖三、需用器件和單元：主機箱中的177。當應變片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其變化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4時，其橋路輸出電壓Uo≈(△R／R)E＝KεE。應變片全橋特性實驗原理如圖3—1所示。實驗三 應變片全橋性能實驗一、實驗目的：了解應變片全橋工作特點及性能。實驗完畢，關閉電源。讀取相應的數(shù)顯表電壓值，填入表2中。四、實驗步驟：按實驗一（單臂電橋性能實驗）中的步驟1和步驟3實驗。10V（步進可調）直流穩(wěn)壓電源、177。圖2—1 應變片半橋特性實驗原理圖三、需用器件與單元：主機箱中的177。不同應力方向的兩片應變片接入電橋作為鄰邊，輸出靈敏度提高，非線性得到改善。二、基本原理：應變片基本原理參閱實驗一。實驗完畢，關閉電源。檢查接線無誤后合上主機箱電源開關，調節(jié)實驗模板上的橋路平衡電位器RW1，使主機箱電壓表顯示為零；在傳感器的托盤上依次增加放置一只20g砝碼(盡量靠近托盤的中心點放置)，讀取相應的數(shù)顯表電壓值，記下實驗數(shù)據(jù)填入表1。10V可調電源調節(jié)到177。圖1—6差動放在器調零接線示意圖應變片單臂電橋實驗：關閉主機箱電源，按圖1—7示意圖接線，將177。）。圖1—4 傳感器托盤安裝示意圖測量應變片的阻值：當傳感器的托盤上無重物時，分別測量應變片RRRR4的阻值。多芯插頭是振動源的振動梁上的應變片輸入口，做應變片測量振動實驗時用。實驗模板中的R1(傳感器的左下)、R2(傳感器的右下)、R3(傳感器的右上)、R4(傳感器的左上)為稱重傳感器上的應變片輸出口；沒有文字標記的5個電阻符號是空的無實體，其中4個電阻符號組成電橋模型是為電路初學者組成電橋接線方便而設；RRR7是350Ω固定電阻，是為應變片組成單臂電橋、雙臂電橋（半橋）而設的其它橋臂電阻。15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；應變式傳感器實驗模板、托盤、砝碼； 4位數(shù)顯萬用表（自備）。2V～177。差動放大器輸出為Vo。4V。 （a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖1—2 應變片測量電路（a）、單臂Uo＝U①－U③＝〔(R1＋△R1)／(R1＋△R1＋R5)－R7／(R7＋R6)〕E＝｛〔（R7＋R6）（R1＋△R1）－R7（R5＋R1＋△R1）〕／〔（R5＋R1＋△R1）（R7＋R6）〕｝E設R1＝R5＝R6＝R7，且△R1／R1＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε，K為靈敏度系數(shù)。因此，為了得到較大的輸出電壓信號一般都采用雙臂或全橋工作。能較好地滿足各種應變測量要求，因此在應變測量中得到了廣泛的應用。 為了將電阻應變式傳感器的電阻變化轉換成電壓或電流信號，在應用中一般采用電橋電路作為其測量電路。測量電路(b) 箔式應變片圖1—1應變片結構圖金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，與絲式應變片工作原理相同。 箔式應變片的基本結構金屬箔式應變片是在用苯酚、環(huán)氧樹脂等絕緣材料的基板上，的金屬絲或金屬箔制成，如圖1—1所示。一般半導體應變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴散出半導體電阻應變薄膜（擴散出敏感柵），制成擴散型壓阻式（壓阻效應）傳感器。 半導體材料的電阻應變效應主要體現(xiàn)為壓阻效應，其靈敏度系數(shù)較大，一般在100到200左右。也就是說，同樣是拉伸變形，不同材質的半導體將得到完全相反的電阻變化效果。在半導體