【正文】 ． 將千分尺下移，使其與托盤接觸，電渦流傳感器移至不銹鋼反射面上方與其平貼，并將鎖緊螺母鎖緊。渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。實(shí)驗(yàn)十四　 電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。，試設(shè)計(jì)一種加速度傳感器。并由此得出振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率。4． 電壓溫度頻率表選擇“F”，檢測(cè)Us2的頻率。2． 按下圖132接線，將面板上的“壓電傳感器”接口接到“電荷放大器”的輸入端，將“電荷放大器”輸出端接到“低通濾波器”輸入端，將“低通濾波器”輸出端接示波器，觀察輸出波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器振動(dòng)源信號(hào)源、壓電傳感器、低通濾波器、電荷放大器、示波器（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和壓電陶瓷片等組成（實(shí)驗(yàn)用的壓電式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖131）工作時(shí)傳感器與試件振動(dòng)的頻率相同，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電陶瓷片上，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。，試設(shè)計(jì)一種慣性傳感器。填入下表。用電壓溫度頻率表（選擇“F”）檢測(cè)Us2的頻率。將千分尺向上移動(dòng)，使其遠(yuǎn)離托盤。若線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度為v或角速度ω，則上式可改為e=NBlv或者e=NBSω，l為每匝線圈的平均長(zhǎng)度；B為線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S為每匝線圈的平均截面積。實(shí)驗(yàn)十二 　磁電式傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯烹娛絺鞲衅鞯脑砑皯?yīng)用。表111。3． 開(kāi)啟“直流電源”開(kāi)關(guān)，電壓溫度頻率表選擇“V”檔，手動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的位置，先使霍爾片處于磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。按圖111接線（將直流穩(wěn)壓電源的GND1與儀表電路共地），輸出Uo接電壓溫度頻率表。4V）三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，其中KH為霍爾系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當(dāng)通過(guò)霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個(gè)梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以用來(lái)進(jìn)行位移測(cè)量。實(shí)驗(yàn)十一 　霍爾傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。 表101振動(dòng)頻率(Hz)10Vpp(mV)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，找出振動(dòng)源的固有頻率。4． 調(diào)節(jié)信號(hào)源改變輸出頻率，用示波器測(cè)出“低通濾波器”輸出波形的峰峰值。信號(hào)源Us2輸出信號(hào)頻率調(diào)節(jié)為“1015Hz”之間，振動(dòng)幅度調(diào)到最大。電容變換器的“增益調(diào)節(jié)”電位器調(diào)到最大位置（順時(shí)針旋到底）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1． 將懸臂架上的千分尺升高使其遠(yuǎn)離托盤，將底面板電容傳感器對(duì)應(yīng)接入電容變換器中（注：選用三根相同長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線）。實(shí)驗(yàn)十 　電容傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙輦鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)性能的測(cè)量原理與方法。 表91 X(mm)0U (V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 —位移曲線。調(diào)節(jié)“電容變換器”的增益調(diào)節(jié)電位器到中間位置，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器使得電壓溫度頻率表顯示為0。（注：此處應(yīng)選用三根相同長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，而且越短越好。圖91電容傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1． 電容傳感器已經(jīng)按圖92安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)。這里采用變面積式，如圖91，兩只平板電容器共享一個(gè)下極板，當(dāng)下極板隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，兩只電容器上下極板的有效面積一只增大，一只減小，將三個(gè)極板用導(dǎo)線引出，形成差動(dòng)電容輸出。利用平板電容器原理： （91）式中，S為極板面積，d為極板間距離，ε0為真空介電常數(shù)，εr為介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，由此可以看出當(dāng)被測(cè)物理量使S、d或εr發(fā)生變化時(shí)，電容量C隨之發(fā)生改變，如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變而僅改變另一參數(shù)，就可以將該參數(shù)的變化單值地轉(zhuǎn)換為電容量的變化。實(shí)驗(yàn)九　 電容式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙輦鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4． 用示波器觀測(cè)“差動(dòng)放大器”的輸出，旋動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中右側(cè)的千分尺，用示波器觀測(cè)到的波形峰－峰值Vpp為最小，這時(shí)可以上下位移，假設(shè)向上移動(dòng)為正位移，向下移動(dòng)為負(fù)，從Vpp最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，填入表81，再?gòu)腣pp最小處反向位移做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意上、下位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系?！陛敵鼋又罫1，打開(kāi)“直流電源”開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)Us1的頻率和幅度（用示波器監(jiān)測(cè)），使輸出信號(hào)頻率為（45）kHz，幅度為Vpp=2V，按圖82接線。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1． 差動(dòng)電感已經(jīng)根據(jù)圖81安裝在傳感器固定架上。鐵芯連接被測(cè)物體。實(shí)驗(yàn)八 　差動(dòng)電感性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)電感的工作原理和特性。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，計(jì)算壓力傳感器輸入—輸出（P—U）曲線，并計(jì)算其線性度。；填入下表。4． 氣室的活塞退回到刻度“17”的小孔后，使氣室的壓力相對(duì)大氣壓均為0，氣壓計(jì)指在“零”刻度處，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。（將“2~20V直流穩(wěn)壓電源”輸出調(diào)為5V）2． 調(diào)節(jié)“差動(dòng)放大器”與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器到中間位置并保持不動(dòng)，用導(dǎo)線將“差動(dòng)放大器”的輸入端短接，然后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。實(shí)驗(yàn)接線圖如圖72所示，MPX10有4個(gè)引出腳，1腳接地、2腳為Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo；當(dāng)P1P2時(shí)，輸出為正；P1P2時(shí)，輸出為負(fù)（P1與P2為傳感器的兩個(gè)氣壓輸入端所產(chǎn)生的壓強(qiáng)）。擴(kuò)散硅壓力傳感器的工作原理如圖71，在X形硅壓力傳感器的一個(gè)方向上加偏置電壓形成電流，當(dāng)敏感芯片沒(méi)有外加壓力作用，內(nèi)部電橋處于平衡狀態(tài)，當(dāng)有剪切力作用時(shí)（本實(shí)驗(yàn)采用改變氣室內(nèi)的壓強(qiáng)的方法改變剪切力的大小），在垂直于電流方向?qū)?huì)產(chǎn)生電場(chǎng)變化，該電場(chǎng)的變化引起電位變化，則在與電流方向垂直的兩側(cè)得到輸出電壓Uo。摩托羅拉公司設(shè)計(jì)出X形硅壓力傳感器，如圖71所示，在單晶硅膜片表面形成4個(gè)阻值相等的電阻條。因此，加在傳感器上的壓力不應(yīng)過(guò)大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！實(shí)驗(yàn)七　 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器壓力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理與方法。2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容試設(shè)計(jì)一種電子秤。6． ，讀取數(shù)顯表數(shù)值，直到向下移動(dòng)5mm，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：表61位移(mm)2.345電壓(mV)5．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。電壓放大器的輸出接相敏檢波器的輸入端，相敏檢波器輸出端接濾波器的輸入端，濾波器的輸出端接電壓溫度頻率表（選擇U）。按圖61接好所有連線，將應(yīng)變傳感器接入電橋，GND3與放大器共地。將“差動(dòng)放大器”輸入短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使電壓溫度頻率表顯示為零。3． 將“差動(dòng)放大器”的輸出接到“電壓放大器”的輸入，“電壓放大器”輸出接電壓溫度頻率表（選擇U）。圖61 交流全橋接線圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1． 輕按住懸臂梁，向上調(diào)節(jié)千分尺，使千分尺遠(yuǎn)離懸臂梁。交流電橋工作時(shí)增大相角差可以提高靈敏度，傳感器最好是純電阻性或純電抗性的。設(shè)各橋臂的阻抗為Z1~Z4，當(dāng)電橋平衡時(shí)，Z1 Z3= Z2 Z4，電橋輸出為零。實(shí)驗(yàn)六　 交流全橋性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨涣魅珮螂娐返脑?。?1輸入Vpp(V)12345678910輸出UO（V）輸出UO1（V）13． 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。12． 將“相敏檢波器”的輸入信號(hào)Ui從U S1 00轉(zhuǎn)接到U S1 1800。10． 調(diào)節(jié)移相器“相位調(diào)節(jié)”電位器，使電壓表顯示最大。8． 將“相敏檢波器”的輸出端與“低通濾波器”的輸入端連接，如圖54（圖53為低通濾波器的原理圖），“低通濾波器”輸出端接電壓溫度頻率表（選擇U）。7． 用示波器兩通道觀察、的波形。5． 由以上可以得出結(jié)論：當(dāng)參考電壓為正時(shí)，輸入與輸出同相，當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí)，輸入與輸出反相。3． 示波器兩通道分別接“相敏檢波器”輸入端Ui、輸出端Uo，觀察輸入、輸出波形的相位關(guān)系和幅值關(guān)系。2． 將直流穩(wěn)壓電源的波段開(kāi)關(guān)打到“177。當(dāng)兩者相位相同時(shí)，輸出為正半周的全波信號(hào)，反之，輸出為負(fù)半周的全波信號(hào)。當(dāng)AC、DC端輸入控制電壓信號(hào)時(shí)，通過(guò)差動(dòng)電路的作用使、處于開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)，從而把Ui端輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成全波整流信號(hào)。實(shí)驗(yàn)五　 相敏檢波實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庀嗝魴z波電路的原理和應(yīng)用。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)照移相器原理圖分析其工作原理。3． 調(diào)節(jié)“移相器”的相位調(diào)節(jié)電位器，觀察兩路波形的相位差。四、實(shí)驗(yàn)步驟1． 將“信號(hào)源”的U S100幅值調(diào)節(jié)為6V，頻率