【正文】 注意事項： ? 接通電源前，應(yīng)仔 細檢查各電路連接是否正確，防止電源和信號源短路。 ? 毫伏表和差動放大器使用前都要調(diào)零。 8 五、 實驗報告要求 實驗報告格式嚴格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求 執(zhí)行。 分析實驗數(shù)據(jù)，依此計算傳感器的靈敏度和線性度？并認真繪制出傳感器性能曲線。 對實驗中存在的問題、進一步的想法等 進行討論。 掌握電容傳 感器特性的實驗測試方法。 二、 實驗內(nèi)容和要求 觀察傳感器綜合實驗儀上電容式傳感器的結(jié)構(gòu)型式。 電容式傳感器靜特性測試。 進行實驗前，先預(yù)習(xí)附錄一“ CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀使用指南”，了解該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與組成。⑦ 10 毫伏表或數(shù)字電壓 表。 四、 實驗方法、步驟及結(jié)果測試 一）實驗原理及方法 根據(jù)兩金屬極板間電容的計算式 C＝ε S／δ，可知電容式傳感器有三種型式。當(dāng)安裝于振動臺上的動片上、下改變位置，與兩組定片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為兩差動式電容。 電容式傳感器的實驗原理框圖如下： 低 通C x 2電容變換器Cx1 差放 電壓表 圖 2 電容傳感器實驗原理框圖 二）實驗步驟及結(jié)果測試 相關(guān)儀表和電路調(diào)零 差動放大器調(diào)零時請先將放大器的增益調(diào)至適中。將電容變換器的增益調(diào)至適中。 ②旋動測微頭，使測微頭與振動臺接觸，并帶動振動臺移動。 ③以此為起點，向上或 向下每次 （測微頭旋轉(zhuǎn)一圈）移動動片，直至動片與一組定片全部重合為止。 位移 x(mm) 電壓 V (mv) ④以相反方向逐步旋轉(zhuǎn)測微頭至初始位置，用與③相同方法，記下 x (mm)及 V (mv)。 ③改變激振器 I 頻率，重復(fù)觀測，注意波形的變化。位移和振動時均不可有擦片現(xiàn)象，否則會造成輸出信號突變。 五、 實驗報告要求 實驗報告格式嚴格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求； 在理解基礎(chǔ)上簡單扼要 地 書寫實驗原理 、 實驗方法和步驟 ； 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上 繪出電容傳感器 定度 曲線 。 在動態(tài)測試過程中， 觀察到的現(xiàn)象、變化的規(guī)律給出相應(yīng)的解釋 。 六、 思考題 實驗 原理圖 2 中，信號處理過程是先濾波再放大，能否先放大再濾波？觀察兩種狀態(tài)下的波形輸出。 二、 實驗內(nèi)容和要求 觀察傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀上霍爾位移傳感器的結(jié)構(gòu)； 直流激勵下，用霍爾位移傳感器進行靜態(tài)位移測試； 直流激勵下，用霍爾位移傳感器進行振動測試； 交流激勵下，用霍爾位移傳感器進行振動測試； 進行實驗前，先預(yù)習(xí)信號幅值調(diào)制的原理。 14 差放電壓表2V2VW DR 雙線示波器； 接插連接實驗導(dǎo)線若干。當(dāng)保持霍爾元件的控制電流Ｉ恒定，在與霍爾元件控制電流相垂直的方向上就有霍爾電勢輸出。 二）實驗步驟及結(jié)果測試 霍爾 傳感器靜態(tài)位移測試 ①相關(guān)儀表和電路調(diào)零 差動放大器調(diào)零時請先將放大器的增益調(diào)至適中。調(diào)節(jié)振動 15 圓盤上、下位置，使霍爾元件基本位于梯度磁場中間位置。 ⑤上、下移動測微頭各 ，每變化 讀取相應(yīng)的電壓值，并記入下表。并松開測微頭，使其脫離振動臺。 ③進一步提高低頻振蕩器振幅，用示波器觀察差動放大器輸出波形，當(dāng)波形出現(xiàn)頂部消峰時，說明霍爾元件已進入均勻磁場，霍爾電壓已不再隨位移量的增加而線性增加。 ⑤記錄輸出波形。圖中 180176。 ②調(diào)節(jié)電橋與移相器，提壓振動圓盤，使低通 濾波器輸出電壓正負對稱。 圖 4 交流激勵下霍爾傳感器振動測試原理圖 ④分別記錄差動放大器輸出、相敏檢波器輸出、低通濾波器輸出波形。并按某一規(guī)則作出擬合直線，依此分析計算 傳感器系統(tǒng)的 靈敏度 、線性度。 對實驗中存在的問題、進一步的想法等進行討論。本次實驗用三種不同傳感器對振動臺振動信號檢測，旨在實驗中觀察了解其適應(yīng)范圍； 2. 了解電渦流傳感器、磁電式傳感器和壓電式傳感器在振動檢測中的測試方法及工程應(yīng)用。 了解電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、工作特性及測試方法； 磁電式傳感器的振動測試。了解壓電加速度計的結(jié)構(gòu)、原理和工作特性，掌握壓電式加速度計的實際應(yīng)用：振動加速度的直接檢測。此外，用不同傳感器進行測試時還用到以下模塊。 雙線示波器和接插連接實驗導(dǎo)線若干。當(dāng)平面線圈、被測體（渦流片）、激勵源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗Ｚ只與 x 距離有關(guān)。 當(dāng)平面線圈與金屬被測體的相對位置發(fā)生周期性變化時，渦流量及線圈阻抗的變化經(jīng)渦流變換器轉(zhuǎn)換為周期性的電壓信 20 示波器磁電差放 電渦流變換器電渦流傳感器 號變化。根據(jù)電磁感應(yīng)定律， W 匝線圈中的感應(yīng)電動勢 e 的大小決定于穿過線圈的磁通 ψ 的變化率： e＝－ Wdψ/dt。 磁電式傳感器 的實驗原理接線圖如下： 圖 6 磁電式傳感器實驗原理圖 21 壓電電荷放大器 示波器低 通 壓電式傳感器的振動測試 原理 壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器（發(fā)電型傳感器）。 壓電式 傳感器 的接線圖及實驗原理如下： 圖 7 壓電加速度傳感器與電荷放大器連接 圖 8 壓電傳感器實驗原理圖 二）實驗步驟及結(jié)果測試 電渦流傳感器振動測試觀察 a、將 電渦流線圈支架轉(zhuǎn)一角度， 置 于 圓盤振動臺 上方，線圈與 圓 盤面平行， 固定 在 一個合適位置，使圓盤振動時不 碰擦 傳感器為 好。 另外，低頻振蕩器接 “激振Ｉ ”。 c、記錄波形和讀取振動信號周期。 磁電式 傳感器 端口接差動放大器兩輸入端，差動放大器輸出端接示波器。 c、由低至高調(diào)節(jié)懸臂梁振動頻率，觀察所測波形的變化趨勢。 并 與原磁電式傳感器波形比較。 壓電式傳感器的振動測試 觀察 a、觀察壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)：由雙壓電陶瓷晶片、慣性質(zhì)量塊、壓簧，引出電極組裝于塑料外殼內(nèi)。 c、開啟電源，調(diào)節(jié)振動頻率與振幅，用示波器觀察低通濾波器輸出波形。 e、調(diào)低懸臂梁振動頻率，觀察所測波形的變化趨勢。 b、 調(diào)節(jié) 激振器激 振頻率，觀察比較 不同傳感器的輸出 波形。 電渦流傳感器與磁電式傳感器測振輸出信號的比較。 六、思考題 傳 感器實驗儀上的電渦流式傳感器，除了能夠用作振動測試之外，還可能用來測量哪些物理量 ? 如何理解壓電加速度傳感器是一種對外力作用敏感的傳感器？ 當(dāng)振動頻率很低時，可否選用壓電式傳感器測振？ 如何理解 磁電式傳感器是一種磁 → 電、電 → 磁轉(zhuǎn)換的雙向式傳感器 ？ 24 實驗五 工程量的多傳感器測量與信號分析處理 實驗項目名稱：工程量的多傳感器測量與信號分析處理 實驗項目性質(zhì)： 綜合實驗 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計 實驗計劃學(xué)時： 2 學(xué)時 +課外學(xué)時 一、實驗?zāi)康? 把傳感技術(shù)、計算機接口技術(shù)、信號分析處理、測控 系統(tǒng)設(shè)計等課程內(nèi)容融合為一體，通過實際操作，掌握工程測試與分析的步驟及方法。 學(xué)習(xí) LABVIEW 的編程方法 。 掌握 LABVIEW 信號分析功能模塊的使用方法。 二、實驗內(nèi)容和要求 通過課外資料閱讀和上網(wǎng)資料查詢， 了解 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)性能參數(shù)，數(shù)據(jù)采集卡連接電纜引腳功能定義等 。 選取傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀上的多種傳感器（至少 2~3種），制訂實驗方案，搭建測量某些工程量的實驗系統(tǒng)。 進行信號波形的頻域分析測量與顯示。 三、實驗主要儀器設(shè)備和材料 1. CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀； 2. 安裝了 LABVIEW 軟件的計算機一臺 ； 3. NI 公司 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡一塊 ； 4. 數(shù)據(jù)采集卡接口 板和 68 針扁平電纜 一 條； 5.