【正文】 旋鈕，使 F/V 表的顯示值最小，示波器的波形為一條水平線（ F/V 表顯示值與示波器圖形不完全相符時(shí)二者兼顧即可）。現(xiàn)用手按住梁的自由端產(chǎn)生一個(gè)大位移。調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波 檢波的圖形。放手后，梁復(fù)原，示波器圖形基本成一條直線，否則調(diào)節(jié) W1 和 W2。 （ 4）在梁的自由端加所有砝碼，調(diào)節(jié)差放增益旋鈕，使 F/V 表顯示對應(yīng)的量值，去除所有砝碼，調(diào) W1 使 F/V 表顯示零，這樣重復(fù)幾次進(jìn)行標(biāo)定。 （ 5）在梁自由端（磁鋼處）逐一加上砝碼，把 F/V 表的顯示值填入下表。并計(jì)算靈敏度。 W(g) V(v) (6)梁自由端放上一個(gè)重量未知的重物，記錄 F/V 表的顯示值，得出未知重物的重量。 注意事項(xiàng)： 砝碼和重物應(yīng)放在梁自由端的磁鋼上 的同一點(diǎn)。 思考：要將這個(gè)電子秤方案投入實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)如何改進(jìn)？ 實(shí)驗(yàn)二 差動(dòng)變壓器（互感式）傳感器實(shí)驗(yàn) 一、差變壓器（互感式）傳感器的性能 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器原理及工作情況 實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。初級線圈做為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊，次級線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊，差動(dòng)變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見圖 4A。 所需單元及步件： 音頻振蕩器、測微頭、示 波器、主、副電源、差動(dòng)變壓器、振動(dòng)平臺。 有關(guān)旋鈕室始位置： 音頻振蕩器 4KHz— 8KHz 之間，雙蹤示波器第一通道靈敏度 500mv/div，第二通道靈敏度 10mv/div，觸發(fā)選擇打到第一通道，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）根據(jù)圖 4B 接線，將差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器（必須 LV 輸出）、雙蹤示波器連接起來，組成一個(gè)測量線路。開啟主、副電源，將示波器探頭分別接至差動(dòng)變壓器的輸入和輸出端，調(diào)節(jié) 音頻振蕩器幅度旋鈕使 音頻振蕩器激勵(lì)信號峰峰值為 2V。 （ 2）用手提壓變壓器磁芯，觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn)，如 不能則改變兩個(gè)次級線圈的串接端。 RRR 1 2 3MMabL 0L 0L k圖 4 AL 0L i音頻振蕩器示 波 器圖 4 B差 動(dòng) 變 壓 器L 0L v 圖 4 （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭使測微頭與振動(dòng)平臺吸合， 上下移動(dòng)測微頭使差動(dòng)變壓器 輸出電壓最小，此時(shí)鐵芯在中間位置， 再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭 2mm，使振動(dòng)平臺往上位移。 （ 4）向下旋鈕測微頭 過零點(diǎn)后再向下移動(dòng) 2mm，使振動(dòng)平臺產(chǎn)生位移。每位移 ，用示波器讀出差動(dòng)變壓器輸出端峰峰值填入下表，根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度 S。 S=△ V/△ X（式中△ V 為電壓變化，△ X 為相應(yīng)振動(dòng)平臺的位移變化），作出 VX 關(guān)系曲線。讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級波 形的相應(yīng)關(guān)系。 X（ mm) 5mm ? 0mm ? 5mm Vo(pp) 思考： （ 1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出線性范圍。 （ 2）當(dāng)差動(dòng)變壓器中磁棒的位置由上到下變化時(shí)，雙線示波器觀察到的波形相位會發(fā)生怎樣的變化？ （ 3）用測微頭調(diào)節(jié)振動(dòng)平臺位置，使示波器上觀察到的差動(dòng)變壓器的輸出阻抗端信號為最小，這個(gè)最小電壓是什么？由于什么原因造成？ 注意：示波器第二通道為懸浮工作狀態(tài)。 二、差動(dòng)變壓器（互感式）零殘余電壓的補(bǔ)償 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f明如何用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)線路對殘余電壓進(jìn)行補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)原理：零殘電壓中主要包含兩種波形成份： 基波分量。這是由于差動(dòng)變壓器兩個(gè)次級繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數(shù)（ M、 L、 R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流所產(chǎn)生的磁通不同相。 高次諧波。主要是由導(dǎo)磁材料化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)生了非正弦波（主要是三次諧波）磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢。 減少 零殘電壓的辦法有： （ 1）從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對稱； （ 2）采用相敏檢波電路； （ 3）選用補(bǔ)償電路。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、測微頭、電橋、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)放大器、雙蹤示波器、振動(dòng)平臺、主、副電源。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 音頻振蕩器 4KHz8KHz 之間，雙蹤示波器第一通道靈敏度 500 mV/div，第二通道靈敏度 1V/div，觸發(fā)選擇打到第一通道，差動(dòng)放大器的增益旋到最大 。 實(shí)驗(yàn)步驟： 圖 5 （ 1）按圖 5 接線，音頻振蕩必須從 LV 插口輸出， W W C、 r，為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。 （ 2）開啟主、副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振蕩器幅度鈕使示波器一通道顯示出為2V 峰 — 峰值 。調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率，使示波器 一 通道波形不失真。 （ 3）調(diào)整測微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。 （ 4）依次調(diào)整 W W2，使輸出電壓進(jìn)一步減小，必要時(shí)重新調(diào)節(jié)測微頭，盡量使輸出電壓最小。 （ 5）將二通道的靈敏度提高，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，注 意與激勵(lì)電壓波開相比較。經(jīng)過補(bǔ)償后的殘余電壓波形：為 波形，這說明波形中有 分量。 （ 6）將經(jīng)過補(bǔ)償后的殘余電壓與實(shí)驗(yàn)十未經(jīng)補(bǔ)償殘余電壓相比較。 （ 7）實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉主、副電源。 注意事項(xiàng)： （ 1）由于該補(bǔ)償線路要求差動(dòng)變壓器的輸出必須懸浮。因此次級輸出波形難以用一般示波器來看，要用差動(dòng)放大器使雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出。 （ 2）音頻信號必須從 LV 端插口引出。 思考： 本實(shí)驗(yàn)也可把電橋平衡網(wǎng)絡(luò)搬到次級線圈上進(jìn)行零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償。 三、差動(dòng)變壓器（互感式）的標(biāo)定 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器測量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法 所 需單元及部件：音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、差動(dòng)變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、測微頭、電橋、 F/V 表、示波器、主、副電源。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩 4KHz8KHz，差動(dòng)放大器的增益打到最大， F/V 表置 2V 檔，主、副電源關(guān)閉。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 6 接好線路。 差 動(dòng) 變 壓 器示 波 器216。 2216。 1音頻振蕩器L v+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW 12r移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V0。 圖 6 （ 2）裝上測微頭，上下調(diào)整使差動(dòng)變壓器鐵芯處于線圈中段位置 (參考差動(dòng)變壓器傳感器的性能實(shí)驗(yàn)的 零點(diǎn)位置 )。 （ 3）開啟主、副電源，利用示波器，調(diào)整音頻振 蕩器幅度旋鈕，使激勵(lì)電壓幅峰峰值為 2V 并且調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率使激勵(lì)波形不失真 。 （ 4）利用示波器和電壓表，調(diào)整各調(diào)零及平衡電位器，使電壓表指示為零。 （ 5）給 振動(dòng)平臺 一個(gè) 較大的位移，調(diào)整移相器，使電壓表指數(shù)為最大，同時(shí)可用示波器觀察相敏檢波器的輸出波形。 （ 6）旋轉(zhuǎn)測微頭，每隔 讀數(shù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表，作出 VX 曲線，并求出靈敏度。 X(mm) V(mV) 四、差動(dòng)變壓器（互感式）的應(yīng)用 (一 )、振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。 所需單元及部件 ： 音頻振蕩器音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、差動(dòng)變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、激振器、測微頭、電橋、 F/V 表、示波器、主、副電源。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩 4KHz8KHz，差動(dòng)放大器增益最大，低頻振蕩器頻率鈕置最小，幅度旋鈕置中。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 6 接線，調(diào)節(jié)測微頭遠(yuǎn)離振動(dòng)臺（不用測微頭）將低頻振蕩器輸出 Vo 接入激振振動(dòng)臺線圈一端，線圈另一端接地，開啟主副電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度鈕置中，頻率從最小慢慢調(diào)大，讓振動(dòng)臺起振并幅度適中（如振動(dòng)幅度太小可調(diào)大幅度旋鈕）。 （ 2）將音頻鈕置 5KHz， 幅度鈕置 2Vpp。用示波器觀察各單元即：差放、檢波、低通輸出的波形（示波器 X 軸掃描為 50100μ s/div,Y 軸 CH1 或 CH2旋鈕打到 50mv）。 （ 3）保持低頻振蕩器幅度不變，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率，用示波器觀察低濾波器的輸出，讀出峰 峰電壓值記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表： F(Hz) 3 4 5 6 7 8 10 12 13 14 Vpp(V) F(Hz) 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Vpp(V) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出梁的振幅 — 頻率（幅頻）特性曲線，指出振動(dòng)平臺自振頻率（諧振頻率）的大致值，并與用應(yīng)變片測出實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)九）的結(jié)果相比較。 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。 注意事項(xiàng)： 適當(dāng)選擇低頻激振電壓，以免振動(dòng)平臺在自振頻率附近振幅過大。 （二）、電子秤 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、Ｆ／Ｖ表、電橋、砝碼、振動(dòng)平臺、主、副電源。 有關(guān)旋鈕初始位置： 音頻振蕩器 5KHz、 F/V 表打到 2V 檔。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 6 接線，開啟主、副電源，利用示波器觀察調(diào) 節(jié)音頻振蕩器的幅度鈕，使音頻振蕩器的輸出為峰一峰值 2V。 （ 2）將測量系統(tǒng)調(diào)零（與實(shí)驗(yàn)（ 3）的步驟相同）。 （ 3）適當(dāng)調(diào)整差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，使在秤生平臺上放上數(shù)量的砝碼時(shí)電壓表指示不溢出。 （ 4）去掉砝碼，必要的話將系統(tǒng)重新調(diào)零。然后逐個(gè)加上砝碼，讀出表頭讀數(shù)，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表： Wp Vpp(V) （ 5）去掉砝碼，在平臺上放一個(gè)重量未知的重物，記下電壓表讀數(shù)。關(guān)閉主、副電源。 （ 6）利用所得數(shù)據(jù)，求得系統(tǒng)靈敏度及重物的重量。 注意事項(xiàng)： （ 1） 砝碼不宜太重，以免梁 端位移過大。 （ 2）砝碼應(yīng)放在平臺中間部位，為使操作方便，可將測頭卸掉。 實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)螺管式（自感式）傳感器實(shí)驗(yàn) 一、差動(dòng)螺管式（自感式）傳感器的靜態(tài)位移性能 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)螺管式傳感器的原理 實(shí)驗(yàn)原理： 利用差動(dòng)變壓器的兩個(gè)次級線圈和銜鐵組成。銜鐵和線圈的相對位置變化引起螺管線圈電感值的變化。次級二個(gè)線圈必須呈差動(dòng)狀態(tài)連接，當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)將使一個(gè)線圈電感增加，而另一個(gè)線圈電感減小。 所需單元及部件： 音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低頻濾波器、電壓表、測微頭、示波器、差 動(dòng)變壓器二組次級線圈與鐵芯、主、副電源。 有關(guān)旋鈕的初使位置： 音頻振蕩器 5KHz，幅度旋到適中位置，差動(dòng)放大器增益適當(dāng)，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）按圖 7 接線，組成一個(gè)電感電橋測量系統(tǒng)。 （ 2） 裝上測微頭，調(diào)整鐵芯到中間位置。 （ 3）開啟主、副電源，音頻振蕩器頻率置 58KHz 之間，以差放輸出波形不失真為好，音頻幅度為 2Vpp。用類似于實(shí)驗(yàn) 一（ 金屬箔式應(yīng)變片 — 交流全橋 步驟（ 3） ） 的方法，利用示波器和電壓表，調(diào)整各平衡及調(diào)零旋鈕，使 F/V 表讀數(shù)為零（ F/V 表始終調(diào)不到零，說明差動(dòng)變壓器的鐵芯不處在中間位置 ，可適當(dāng)調(diào)節(jié)測微頭）。 差 動(dòng) 螺 管示 波 器216。 2216。 1音頻振蕩器L v+電 橋 平 衡 網(wǎng) 絡(luò)差 動(dòng) 放 大 器CWW12r移 相 器相 敏 檢 波 器 低 通 濾 波 器 電 壓 表V0。R 1R 2 圖 7 （ 4）轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，同時(shí)記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入下表：（建議每隔 讀數(shù)） 位移（ mm） 電壓（ mV） 作出 VX 曲線，計(jì)算出靈敏度，比較此實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)十三的異同。關(guān)閉主、副電源。 注意事項(xiàng)： （ 1）此實(shí)驗(yàn)只用原差動(dòng)變壓器的兩次線圈，注意接法。 （ 2）音頻振蕩器必須從 LV 插口輸出。 二、差動(dòng)螺管式（自感式）傳感器的振幅測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)螺管式電感傳感器能作為較大振幅的匯聚 測量 所需單元和部件：差動(dòng)螺管式電感傳感器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、相敏檢波器、移相器、低通濾波器、 F/V 表、低頻振蕩器、雙蹤示波器、振動(dòng)平臺。 有關(guān)旋鈕的初始位置： 音頻振蕩器頻率為 5KHz， LV 輸出幅度為峰峰值 2V，差動(dòng)放大器的增益旋鈕旋至中間，F(xiàn)/V 表置于 2KHz 檔，低頻振蕩器的幅度旋鈕置于最小。 注意事項(xiàng)： （ 1） 音頻振蕩器信號必須從 LV 輸出端輸出。 （ 2）差動(dòng)螺管式電感的兩個(gè)線圈注意接法。 （ 3）實(shí)驗(yàn)中，電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的電位器 W1 和 W2 要配合調(diào)整。 （ 4）實(shí)驗(yàn)中，為了便于觀察，需要調(diào)整示波器的靈敏 度。 實(shí)