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2=0,当铁心向上运动时,因U\>
Ul9故M0>
0,当铁心向下运动时,因Ml<
M2,故U0<
0,且铁心偏离中心位置越大,U0越大。
其输出特性曲线如图所示。
UO=U\-U1
示波器
(a)电路
CH2
(b)输出特性
图1差动变压器式传感器的工作原理
实验步骤
1、根据图2接线,将差动变压器、音频振荡器(注意:
输出为
Lv)>双线示波器连接起来,组成一个测量线路。
开启主、副电源,
将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端,观察差动变压器初级线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V.
音频振荡器
厶()
图2器件连接图
(两线圈两上极联在一起,示波器两通道均不能接地)
2、转动测微头,使其与振动平台吸合,然后将其向上转动5胸n,使振动平台向上移动。
3、向下旋动测微头,使振动平台产生位移。
每位移0•加加,用示波器读出差动变压器输出端的峰值电压,并填入表,根据所得数据计算灵敏度S(S=Au/Axf其中,Am为电压变化,Ar为对应振动平台的位移变化),并作出h•兀关系曲线。
表1・1位移与输出电压之间的关系
位移兀hnm
5
4.8
4・6
•••
0.2
-0.2
-4.8
・5
电压udmv
思考题
1、根据实验结果,指出线性范围。
2、当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时,双线示波器观
察到的波形相位会发生怎样的变化?
3、用测微头调节振动平台位置,使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小,这个最小电压称作什么?
由于什么原因造成?
实验2电容传感器性能测试
差动式同轴变面积型电容传感器的两组电容片6与6作为双T电桥的两臂,当电容量发生变化时,桥路输出电压发生变化。
此圆筒形电容器的电容计算式为(与差动变压器实验的螺旋测微器相同)
2亦$0%
In©
心)
式中,x——内圆筒与外圆筒覆盖部分的长度,
门、门—筒的内半径与外半径,即工作半径,m:
图2-1差动式同轴变面积型电容传感器
图2・2实验接线图
电容传感器、电容传感器实验模块、激振器I、测微仪
实验要求
记录数据,作出心曲线,求出灵敏度s唱。
1、观察电容传感器结构,传感器由一个动极与两个定级组成,
连接主机与实验模块的电源线及传感器接口,按图2・2接线,增益适当;
2、打开主机电源,用测微仪带动传感器动极,移至两定极中间,
调整调零电位器,使模块电路输出电压为零;
3、上下移动动极,每次移动0.1mm,直至动静极完全重合为止,
记录数据,作出v-x曲线,求出灵敏度;
表2・1位移与输出电压之间的关系
位移x/mm
电压u/V
4、移开测微仪,将电容传感器安装在主机振动平台旁的支架上,在振动平台上装好传感器动极,用手按动平台,使平台振动时电容传感器的动极与定极不碰擦为宜;
5、开启“激振I”开关,振动台就会带动动极在两定极中间来回振动,从示波器中观察输出电压及其波形;
注意事项
实验3压电加速度传感器的动态响应实验
了解压电传感器的原理、结构及应用。
实验单元
低频振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽线、压电传感器、双线示波器、激振线圈、磁电传感器、电压/频率表、主副电源、振动平台。
旋钮的初始位置
低频振荡器的幅度旋钮置于最小,电压/频率表置于2kHz档。
压电加速度传感器是一种发电型的、有源传感器,其压电元件是典型的力敏元件,即在压力、应力、加速度等外力作用下,其电介质表面会产生一定的电荷,从而实现非电量的电测。
电荷低通
实验部件
压电加速度传感器、电路实验模块、激振器II、电压/频率表、
示波器。
验证压电加速度传感器是一种对外力变化敏感的传感器。
1、观察压电式传感器的结构,根据图3・1的电路结构,用线将压电传感器、电荷放大器、低通滤波器、双线示波器连接起来,组成一个测量线路。
2、将频率表的输入端与低频振荡器的输出端相连,再将低频振
荡信号接入振动台的激振线圈II,使其由上极输入,下极接地。
3、调整示波器,先将低频振荡器的调幅旋钮调至最大并保持不
动,然后调节频率,调节时,用频率表监测频率的变化,用示波器读
出峰值(即为电压),并填入表3・1。
表3」频率•电压表
频率//Hz
7
12
15
17
20
25
电压11/V
4、用示波器的另一通道观察磁电式传感器的输出波形,并与压
电波形相比较,观察其波形的相位差。
激振时,悬臂梁振动频率不能过低(如低于5Hz),否则传感器的输出不稳定。
1、根据实验结果,试估算出振动台的自振频率。
2、压电式传感器的特点是什么?
与磁电式传感器相比,其输出
波形的相位差大致为多少?
并说明原因。
实验4应变片电桥性能测试
确定电阻应变片测量装置的灵敏度。
直流稳压电源、差动放大器、电桥、测微计、电压/频率表、纵向与横向安装的箔式应变片、半导体应变片。
电阻应变片测量装置的框图和参数变换原理如图4-1所示。
电压变化△(/
图4-1电阻应变片测量装置的框图与参数变换原理
测量装置的输入为应变梁一端的位移X,输出为应变片电桥的输出电压则电阻应变片测量装置的灵敏度为
实验方法
(1)检查各单元旋钮的初始位置
直流稳压电源输出置于2v档,V/F表置于V表20v档,差动放
(2)组桥
电桥单元和差动放大器面板如图4・2a、b所示。
电桥单元上部的四个桥臂电阻为组桥示意标记,其中,&
、凡和心分别为备用的桥臂电阻,按需接入桥路,人表示外接桥臂电阻(如应变片或固定电阻);
分析梁上各应变片的受力状态,选择沿应变梁纵向安装的应变片(如
第3组)组成测量电路,如图4・3所示。
b)差动放大器面板图电桥单元和差动放大器面板
电桥平衡网络
差动放大器直流电压表
图4-3测量电路的组成
(3)调整测量电路
差动放大器调零:
用导线将差动放大器的同向输入端、反向输入端与地线相连,电压表量程置于2V档。
调整差动放大器增益旋扭,并调至最大,再调整差动放大器的调零旋扭,使电压表指示为零。
稳定后,断开差动放大器电源,去掉差动放大器输入端的导线,V/F表置于20V档。
电桥的初始平衡:
①转动测微计,使梁上振动平台中间的磁铁与测微头相吸,并使双平衡梁处于水平位置(目测);
②将直流稳压电源输出置于4V档,接通差动放大器电源,调整电桥平衡电位器RP,使电压表指示为零;
③稳定数分钟后,将电压表量程置于2V档,再仔细调零。
(4)测量应变片电桥的输出电压
旋转测微计进行加载,使梁的自由端向下产生位移,每次移动
0・5mm(可根据灵敏情况来选择),直至4mm,记下电压表所显示的数值;
然后卸载,每次也移动0.5mm,直至零位;
加载与卸载反复进行3次,记录测试数据,并填入表4・1。
表4・1
位移•电压表
位移x
/■一™
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
正行程电压1//V
反行程电压U/V
(5)重新实验
①断开差动放大器电源,将电压表量程返回到20档,将应变片换成沿应变梁横向安装的补偿片重新进行实验。
②选择半导体应变片,重新进行实验。
实验报告
处理测试数据,分别作出U-x的标定曲线和拟合曲线,计算测
量装!
1)电阻应变片主要应用于哪种物理量的测量,如何测量材料的泊
松比?
2)与箔式应变片相比,半导体应变片有何特点?
实验5霍尔传感器一振幅测量
了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、相敏检波器、
低通滤波器、低频振荡器、音频振荡器、振动平台、主副电源、激振
线
双线示波器。
差动放大器增益旋至最大值,音频振荡器1kHz.
1、开启主副电源,差动放大器输入短接并接地,调零后,关闭主副电源。
器
HI
0°
图4・1实验接线图
CHHWD
相敏检波器
低通
2、根据图4・1的电路结构,将霍尔传感器、直流稳压电源、电
桥平衡网络、差动放大器、电压表连接起来,组成一个测量线路(电压表应置于20V档),并将差动放大器增益置于最小位置。
3、开启主副电源,转动测微头,将振动平台中间的磁铁与测微头分离开来并使之远离,使梁振动时不至于再被吸住为止(这时振动台处于自由静止状态)。
4、调整电桥平衡电位器Wa和Wd,使电压/频率表指示为零。
5、去除差动放大器与电压表的连线,将差动放大器的输出与示
波器相连,将电压/频率表置2kHz档,并将低频振荡器的输出端与激振线圈II相连后再用电压/频率表监测频率。
6、将低频振荡器的调幅旋钮固定于某一位置,调节低频振荡频
率(用频率表监测频率),用示波器读出低通滤波器输出的峰值,并填入表4-1o
表4」频率•电压表
应仔细调整磁路,使传感器工作时处于梯度磁场中,否则灵敏度将大大下降。
1、根据实验结果,估算出振动平台的自振频率。
2、当某一频率固定时,调节低频振荡器的幅度旋钮,改变梁的振动幅度,由示波器的读数能否推算出梁振动时的位移距离。
3、若用其它方法来测量振动平台振动时的位移,则其测量范围是多少,与本实验相比,其结果有什么不同。
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- 测试 技术 实验