【正文】 2）、如出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定，電壓表讀數(shù)隨機(jī)跳變情況，可再次確認(rèn)各實(shí)驗(yàn)線的連接是否牢靠，且保證實(shí)驗(yàn)過程中，盡量不接觸實(shí)驗(yàn)線，另外，由于應(yīng)變實(shí)驗(yàn)增益比較大，實(shí)驗(yàn)線陳舊或老化后產(chǎn)生線間電容效應(yīng)，也會產(chǎn)生此現(xiàn)象。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。4．電橋調(diào)零將模塊左上方撥段開關(guān)撥至左邊“直流”檔（直流檔和交流檔調(diào)零電阻阻值不同）。直流激勵(lì)電源為 177。3．按圖23將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測試橋路。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的RRRR4。然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的調(diào)零電位器Rw4，使電壓表顯示為零（電壓表的切換開關(guān)打到2V檔）。檢查無誤后從主控臺上接入模塊電源177。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．差動(dòng)放大器的調(diào)零首先將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時(shí)針到底（即此時(shí)放大器增益最大?！芌，電橋靈敏度 Ku=V/ΔR/R，于是對應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度分別為 1/4E、l/2E和E。根據(jù)戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等于1/4通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。當(dāng)用應(yīng)變片測試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面。4V電源）、萬用表。二、需用器件與單元應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、箔式應(yīng)變式傳感器、托盤、砝碼、數(shù)顯表（主控臺上電壓表）、直流穩(wěn)壓電源（177。2．測試懸臂梁變形的應(yīng)變輸出。2．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。5．實(shí)驗(yàn)過程中如果后邊測的數(shù)據(jù)不是按照比例增加，適當(dāng)調(diào)小增益Rw3（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)34圈，電位器最大可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5圈）。 3．接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。五、注意事項(xiàng) 1．接線與拆線前先關(guān)閉電源。 表11 單臂電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）6．計(jì)算靈敏度和誤差, 坐標(biāo)圖上做出V－X關(guān)系曲線根據(jù)表11計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）；計(jì)算非線性誤差：f1=F ?S100%，式中為輸出值（多次測量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差，F(xiàn) ?S滿量程輸出平均值，此處為500g或200g。5．測量并記錄在托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。備注：（1）、如出現(xiàn)零漂現(xiàn)象，則是應(yīng)變片在供電電壓下，應(yīng)變片本身通過電流所形成的應(yīng)變片溫度效應(yīng)的影響，可觀察零漂數(shù)值的變化，若調(diào)零后數(shù)值穩(wěn)定下來，表示應(yīng)變片已處于工作狀態(tài)，時(shí)間大概5—10分鐘。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。4V。橋路中RRR和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R1為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片），RRR7模塊內(nèi)已連接好，其中模塊上虛線電阻符號為示意符號，沒有實(shí)際的電阻存在。加熱絲也接于模塊上，可用萬用表進(jìn)行測量判別，各應(yīng)變片初始阻值R1= R2= R3= R4=350Ω，加熱絲初始阻值為50Ω左右。（注意： Rw4的位置一旦確定，就不能改變，一直到做完實(shí)驗(yàn)為止）2．檢查應(yīng)變傳感器的安裝應(yīng)變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應(yīng)變片 圖11 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 根據(jù)圖11應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。關(guān)閉主控箱電源。15V以及地線。然后將差動(dòng)放大器的正、負(fù)輸入端相連并與地短接，輸出端與主控臺上的電壓表輸入端Vi相連。由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻RRRR4中，電阻的相對變化率分別為△R1／R△R2／R△R3／R△R4／R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R。當(dāng)測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，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：式中為電阻絲電阻的相對變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長度相對變化。應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。4V電源）、萬用表。二、需用器件與單元應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、箔式應(yīng)變式傳感器、托盤、砝碼、數(shù)顯表（主控臺上電壓表）、直流穩(wěn)壓電源（177。實(shí) 驗(yàn) 目 錄實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋 1實(shí)驗(yàn)二 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較 5實(shí)驗(yàn)三 電容式傳感器特性 10實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn) 13實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的振動(dòng)測量 16實(shí)驗(yàn)六 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 20實(shí)驗(yàn)七 電渦流式傳感器的振幅測量 23實(shí)驗(yàn)八 壓電加速度式傳感器 25實(shí)驗(yàn)九 霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性 27實(shí)驗(yàn)十 霍爾傳感器的應(yīng)用――振幅測量 29實(shí)驗(yàn)十一 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn) 32實(shí)驗(yàn)十二 信號分析與處理實(shí)驗(yàn) 33實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。8．實(shí)驗(yàn)報(bào)告分實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟（內(nèi)容）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理、思考題等部分。6．在一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄中，測微頭先從零→正的最大值，又回復(fù)到零，再→負(fù)的最大值，因此容易造成零點(diǎn)偏移，因此計(jì)算靈敏度時(shí)可將正ΔX的靈敏度與負(fù)的ΔX的靈敏度分開計(jì)算，再求平均值。 4．接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。2. 接線與拆線前先關(guān)閉電源。這樣，電子束就可以隨著輸入電壓的變化而形成圖形。）時(shí)，亮點(diǎn)亦達(dá)最大偏轉(zhuǎn)，然后從該點(diǎn)迅速返回到起始點(diǎn)，若掃描電壓重復(fù)變化時(shí)，在屏幕上就顯示一條水平亮線，這個(gè)過程稱為掃描。2．掃描一時(shí)間基準(zhǔn)：在X軸偏轉(zhuǎn)板加上線性掃描電壓時(shí)，電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開，形成時(shí)間基線，理想的鋸齒波電壓如圖1．3－4（a）所示?？梢?，上述幾種情況都不能顯示被測信號Vy的波形。線條的兩個(gè)端點(diǎn)分別對應(yīng)偏轉(zhuǎn)電壓正負(fù)半周的峰值。若僅在X軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦波電壓Vx，電子束則沿水平方向運(yùn)動(dòng)，軌跡為一條水平線。當(dāng)示波管的兩對偏轉(zhuǎn)板上不加任何信號時(shí)（或兩對板分別為等電位），亮點(diǎn)則打在熒光屏的中心位置。例如，SBM10A型示波器的掃描速度范圍為0．05μs／cm，還是比較寬的。反之，為了觀察慢變化的信號，則要求示波器具有較低的掃描速度。4．掃描速度：無擴(kuò)展情況下，亮點(diǎn)在屏幕X軸方向掃描時(shí)移動(dòng)單位長度所表示的時(shí)間。希望阻值大，電容值小。一般示波器的靈敏度為每厘米若干毫伏的數(shù)量級。其值愈小，偏轉(zhuǎn)靈敏度愈高。2．偏轉(zhuǎn)靈敏度：指輸入信號在無衰減情況下，亮點(diǎn)在屏幕上偏轉(zhuǎn)單位長度所需信號電壓的峰一峰值。（4）掃描部分；由內(nèi)觸發(fā)放大器，時(shí)基觸發(fā)器組成。被選中的信號經(jīng)延時(shí)和放大后，控制Y軸偏轉(zhuǎn)板。在門電路之后的電路則是公共的，通常由激勵(lì)放火器，延遲線和后置放大器組成。二、雙蹤示波器的原理與應(yīng)用 雙蹤示波器可同時(shí)觀察和測定兩種不同的信號，廣泛地應(yīng)用于科研和實(shí)驗(yàn)中，在我們的實(shí)驗(yàn)中是一臺主要應(yīng)用儀器之一，能否熟練的掌握，會直接影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度及實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。（5）特殊示波器：指能滿足特殊用途或具有特殊裝置的專用示波器。將周期現(xiàn)象或緩慢信號長時(shí)間的保留在屏幕上或存儲于電路中，供分析、比較用。用于觀察300MHz以上的高頻信號及脈寬為幾個(gè)納秒的窄脈沖信號。以上兩類根據(jù)y通道的頻帶寬度fB又分為四種：簡易示波器：fB＜500kHz，低頻示波器：fB=～1MHZ，普通示波器：fB=5～60Hz，寬帶示波器：fB＞60MHz。《傳感器原理及應(yīng)用》《傳感器原理與檢測技術(shù)》《測試技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)電工程學(xué)院2015年3月電子示波器簡介一、電子示波器的分類根據(jù)示波器的用途和特點(diǎn)一般分為五類：（1）通用示波器：采用單束示波管組成的示波器，包括單蹤型（單束管與電子開關(guān)組成）。（2）多束示波器（亦稱多線示波器）：采用多束示波管組成的示波器，在熒光屏上顯示的每個(gè)波形都是由單獨(dú)的電子束所產(chǎn)生的。（3）取樣示波器：將高頻信號以取樣的方式轉(zhuǎn)換成低頻信號，然后再用類似通用示波器的方式進(jìn)行顯示。（4）記憶與存儲示波器：它是一種具有存儲信息功能的示波器。一般將利用記憶示波管實(shí)現(xiàn)存儲功能的稱為記憶示波器，利用半導(dǎo)體數(shù)字存儲示波器的稱為數(shù)字存儲示波器。例如高壓示波器等。1．示波器的結(jié)構(gòu)雙蹤示波器由下列各主要部分組成：（1）示波管顯示部分；（2）垂直通道（Y軸系統(tǒng)）；在門電路之前有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的通道YA和YB，它們均由RC衰減器和前置放大器所組成。借助于電子開關(guān)控制門電路的工作，即可根據(jù)需要選擇顯示YA通道，YB通道信號。（3）水平通道（X軸系統(tǒng)）；由X軸放大器組成，將機(jī)內(nèi)時(shí)基發(fā)生器（鋸齒波發(fā)生器）產(chǎn)生的掃描信號或由“X軸外接”輸入端進(jìn)入的信號放大后控制示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板。在外觸發(fā)信號或取自Y軸通道的信號觸發(fā)下產(chǎn)生一個(gè)線性鋸齒波電壓，通過X軸放大器放大，使示波管進(jìn)行X軸掃描。它反映示波器觀察微弱信號的能力。例如 SBM－10A型示波器Y軸的最高偏轉(zhuǎn)靈敏度Sy=10mV／cm。3．輸入阻抗：用在示波器輸入端測得的直流電阻值Ri和并聯(lián)的電容值Ci分別給出。它對使用者提供了示波器輸入電路對被測電路產(chǎn)生影響的依據(jù)。掃描速度愈高，表明示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力愈強(qiáng)。所以示波器掃描速度的范圍愈寬愈好。三、波形顯示原理1．電子束沿Vy與Vx作用的合成方向運(yùn)動(dòng)：因?yàn)殡娮觼硌卮怪焙退絻煞较虻倪\(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的，打在熒光屏上亮點(diǎn)的位置取決于同時(shí)加在垂直和水平偏轉(zhuǎn)板上的電壓。若僅在Y軸偏轉(zhuǎn)板加上一個(gè)隨時(shí)間變化的電壓V，例如正弦波電壓，則電子束沿垂直方向運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一條垂直線。在Y軸和X軸同時(shí)加同一正弦波電壓時(shí)（即Vy＝Vx），兩者合成作用結(jié)果是：其軌跡為一條斜線。如果所加信號的頻率在15Hz以上，這時(shí)由于人眼視覺暫留，及熒光屏的余輝時(shí)間所致，光點(diǎn)的軌跡便形成一條亮線。為了顯示Vy的波形，必須在Y軸偏轉(zhuǎn)板加有Vy信號的同時(shí)，在X軸偏轉(zhuǎn)板加上隨時(shí)間線性變化的掃描電壓（鋸齒波形電壓）。當(dāng)僅在X偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒波電壓時(shí)，亮點(diǎn)沿水平方向作等速移動(dòng)，當(dāng)掃描電壓達(dá)到最大值’V。在X偏轉(zhuǎn)板有掃描電壓作用的同時(shí)，在Y偏轉(zhuǎn)板加上被測信號電壓，就可以將其波形顯示在熒光屏上。III實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng) 1. 實(shí)驗(yàn)前先在設(shè)備使用記錄本上登記。3．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。5．穩(wěn)壓電源不要對地短路。7. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果由指導(dǎo)教師檢查并記錄后方可拆線結(jié)束實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后按照要求3拆線，并整理好實(shí)驗(yàn)臺，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備記錄本上簽寫設(shè)備使用情況。實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫上實(shí)驗(yàn)名稱。2．了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能，測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。15V電源、177。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。當(dāng)用應(yīng)變片測試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。單臂電橋輸出電壓O1。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．差動(dòng)放大器的調(diào)零首先將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時(shí)針到底（即此時(shí)放大器增益最大。檢查無誤后從主控臺上接入模塊電源177。合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的調(diào)零電位器Rw4，使電壓表顯示為零（電壓表的切換開關(guān)打到2V檔）。然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的RRRR4。3．按圖13將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測試橋路。直流激勵(lì)電源為 177。4．電橋調(diào)零將模塊左上方撥段開關(guān)撥至左邊“直流”檔（直流檔和交流檔調(diào)零電阻阻值不同）。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。圖12 箔式應(yīng)變片傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖圖13 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖（2）、如出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定，電壓表讀數(shù)隨機(jī)跳變情況，可再次確認(rèn)各實(shí)驗(yàn)線的連接是否牢靠，且保證實(shí)驗(yàn)過程中，盡量不接觸實(shí)驗(yàn)線，另外，由于應(yīng)變實(shí)驗(yàn)增益比較大，實(shí)驗(yàn)線陳舊或老化后產(chǎn)生線間電容效應(yīng)，也會產(chǎn)生此現(xiàn)象。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表11，關(guān)閉電源。在坐標(biāo)圖上做出V－X關(guān)系曲線。2．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。4．穩(wěn)壓電源不要對地短路。六、思考題1．若將單臂電橋改為半橋與全橋電路，應(yīng)該如何連接，試畫出相應(yīng)測試電路圖。76實(shí)驗(yàn)二 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。3．熟悉三種電橋聯(lián)接方式，并比較各橋路間的輸出關(guān)系。15V電源、177。三、實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，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：式中為電阻絲電阻的相對變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長度相對變化。電橋電路是把被測非電量轉(zhuǎn)換成為電壓和電流量常用的一種方法，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻RRRR4中，電阻的相對變化率分別為△R1／R△R2／R△R3／R△R4／R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R。E由此可知，當(dāng)E和電阻相對變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。然后將差動(dòng)放大器的正、負(fù)輸入端相連并與地短接，輸出端與主控臺上的電壓表