大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電氣與電子工程技術(shù)系2006年10月20日 實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，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：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),ε=ΔL/L為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓Uo1=EKε/4。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱(±4V、±15V、電壓表)、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤(pán)、砝碼、4SKIPIF1<0位數(shù)顯萬(wàn)用表（自備）。圖1應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭f(shuō)明：實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞1、R2、R3、R4為應(yīng)變片，沒(méi)有文字標(biāo)記的5個(gè)電阻符號(hào)下面是空的，其中4個(gè)組成電橋模型是為實(shí)驗(yàn)者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。1、根據(jù)圖1〔應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中4片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降腞1、R2、R3、R4和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為R1；右下角為R2；右上角為R3；左上角為R4。當(dāng)傳感器托盤(pán)支點(diǎn)受壓時(shí)，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬(wàn)用進(jìn)行測(cè)量判別。常態(tài)時(shí)應(yīng)變片阻值為350Ω，加熱絲電阻值為50Ω左右。〕安裝接線。2、放大器輸出調(diào)零：將圖1實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時(shí)脫開(kāi)，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi＝0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)：拆去放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開(kāi)的引線復(fù)原(見(jiàn)圖1接線圖)。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤(pán)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（或500g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線。表1重量(g)電壓(mv)4、根據(jù)表1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）和非線性誤差δ，δ=Δm/yFS×100％式中Δm為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g（或500五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：?jiǎn)伪垭姌驎r(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)變片均可以。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片—半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓UO2＝EKε／2。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤(pán)、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、將托盤(pán)安裝到應(yīng)變傳感器的托盤(pán)支點(diǎn)上。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零：用導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系摹?5v、⊥插口與主機(jī)箱電源±15v、⊥分別相連，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi＝0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。圖2應(yīng)變式傳感器半橋接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖2接線。注意R2應(yīng)和R3受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤(pán)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（或500g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表2畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算靈敏度S2＝U／W，非線性誤差δ。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表2重量電壓三、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)量原理上存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。實(shí)驗(yàn)三金屬箔式應(yīng)變片—全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理：全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其變化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓U03＝KEε。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：同實(shí)驗(yàn)二。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、將托盤(pán)安裝到應(yīng)變傳感器的托盤(pán)支點(diǎn)上。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零：用導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系摹?5v、⊥插口與主機(jī)箱電源±15v、⊥分別相連，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi＝0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。圖3—1全橋性能實(shí)驗(yàn)接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖3—1接線。實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)二相同，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表3重量電壓五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。2某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖3—2，如何利用這四片應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。圖3－2應(yīng)變式傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開(kāi)圖實(shí)驗(yàn)四金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、實(shí)驗(yàn)原理：如圖4（a）、（b）、（c） （a）單臂（b）半橋（c）全橋圖4應(yīng)變電橋（a）、U0＝U①－U③＝〔(R1＋△R1)／(R1＋△R1＋R2)－R4／(R3＋R4)〕E＝〔（1＋△R1／R1）／（1＋△R1／R1＋R2／R2）－（R4／R3）／（1＋R4／R3）〕E設(shè)R1＝R2＝R3＝R4，且△R1／R1＜＜1。U0≈(1／4)(△R1／R1)E所以電橋的電壓靈敏度:S＝U0／(△R1／R1)≈kE＝(1／4)E(b)、同理:U0≈(1／2)(△R1／R1)ES＝(1／2)E(C)、同理:U0≈(△R1／R1)ES＝E三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤(pán)、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析比較。闡述理由（注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)八壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、引壓膠管。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、將壓力傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌?，根?jù)圖8連接管路和電路（主機(jī)箱內(nèi)的氣源部分，壓縮泵、貯氣箱、流量計(jì)已接好）。引壓膠管一端插入主機(jī)箱面板上氣源的快速接口中（注意管子拆卸時(shí)請(qǐng)用雙指按住氣源快速接口邊緣往內(nèi)壓，則可輕松拉出），另一端口與壓力傳感器相連。壓力傳感器引線為4芯線：1端接地線，2端為U0＋，3端接＋4V電源，4端為Uo－，接線見(jiàn)圖8。圖8壓阻式壓力傳感器測(cè)壓實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖2、實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蟁W2用于調(diào)節(jié)放大器零位，RW1調(diào)節(jié)放大器增益。按圖8將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓姆糯笃鬏敵鯲02接到主機(jī)箱(電壓表)的Vin插孔，將主機(jī)箱中的顯示選擇開(kāi)關(guān)撥到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，RW1旋到滿度的1／3位置(即逆時(shí)針旋到底再順時(shí)針旋2圈)，仔細(xì)調(diào)節(jié)RW2使主機(jī)箱電壓表顯示為零。3、合上主機(jī)箱上的氣源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)壓縮泵，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)下端調(diào)壓閥的旋鈕，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾珠在向上浮起懸于玻璃管中，同時(shí)觀察氣壓表和電壓表的變化。4、調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使氣壓表顯示某一值，觀察電壓表顯示的數(shù)值。5、仔細(xì)地逐步調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力在2－18KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表讀數(shù)，將數(shù)值列于表8。表8P(KPa)Vo(p-p)1、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。2、如果本實(shí)驗(yàn)裝置要成為一個(gè)壓力計(jì)，則必須對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)定，方法采用逼近法：輸入4KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)），使電壓表顯示０.25V(有意偏小)，當(dāng)輸入16KPa氣壓，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）使電壓表顯示1.2V(有意偏小)；再調(diào)氣壓為4KPa，調(diào)節(jié)Rw2（低限調(diào)節(jié)），使電壓表顯示０.3V(有意偏小)，調(diào)氣壓為16KPa，調(diào)節(jié)Rw1（高限調(diào)節(jié)）使電壓表顯示1.3V(有意偏小)；這個(gè)過(guò)程反復(fù)調(diào)節(jié)直到逼近自己的要求(4KPa—0.4V，16KPa—1.6V)即可。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)九差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、基本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)差動(dòng)變壓器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)差動(dòng)變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)電勢(shì)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙蹤示波器。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：附：測(cè)微頭的組成與使用測(cè)微頭組成和讀數(shù)如圖9—1測(cè)微頭讀數(shù)圖圖9—1測(cè)位頭組成與讀數(shù)測(cè)微頭組成：測(cè)微頭由不可動(dòng)部分安裝套、軸套和可動(dòng)部分測(cè)桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測(cè)微頭讀數(shù)與使用：測(cè)微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻線(０.５ｍｍ／格)；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線(０.０１ｍｍ／格)。用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時(shí)，測(cè)桿就沿軸線方向進(jìn)退。微分筒每轉(zhuǎn)過(guò)1格，測(cè)桿沿軸方向移動(dòng)微小位移０.０１毫米，這也叫測(cè)微頭的分度值。測(cè)微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對(duì)準(zhǔn)微分筒上的數(shù)值、可以估讀1／10分度，如圖9—1甲讀數(shù)為３.６７８ｍｍ，不是３.１７８ｍｍ；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時(shí)，應(yīng)看微分筒的示值是否過(guò)零，如圖9—1乙已過(guò)零則讀２.５１４ｍｍ；如圖9—1丙未過(guò)零，則不應(yīng)讀為２ｍｍ，讀數(shù)應(yīng)為１.９８０ｍｍ。測(cè)微頭使用：測(cè)微頭在實(shí)驗(yàn)中是用來(lái)產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測(cè)微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒到１０ｍｍ處(為了保留測(cè)桿軸向前、后位移的余量)，再將測(cè)微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套(測(cè)微頭整體移動(dòng))使測(cè)桿與被測(cè)體連接并使被測(cè)體處于合適位置(視具體實(shí)驗(yàn)而定)時(shí)再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭的微分筒時(shí)，被測(cè)體就會(huì)隨測(cè)桿而位移。1、將差動(dòng)變壓器和測(cè)微頭(參照附：測(cè)微頭使用)安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ茏希顒?dòng)變壓器的原理圖已印刷在實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，L1為初級(jí)線圈；L2、L3為次級(jí)線圈；＊號(hào)為同名端，如下圖9－2。2、按圖9—2接線，差動(dòng)變壓器的原邊Ｌ１的激勵(lì)電壓必須從主機(jī)箱中音頻振蕩器的Lv端子引入，檢查接線無(wú)誤后合上總電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為4－5KHz（可用主機(jī)箱的頻率表輸入Fin來(lái)監(jiān)測(cè)）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vp-p＝2V（可用示波器監(jiān)測(cè)：X軸為0.2ms/div）。3、松開(kāi)測(cè)微頭的安裝緊固螺釘，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為較小值(變壓器鐵芯大約處在中間位置)，擰緊緊固螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為最小值(零點(diǎn)殘余電壓)并定為位移的相對(duì)零點(diǎn)。這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰疲硪粋€(gè)方向位移為負(fù)，從Vp-p最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭的微分筒，每隔0.2mm(可取10—25點(diǎn))從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下表9，再將測(cè)位頭退回到Vp-p最小處開(kāi)始反方向做相同的位移實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中請(qǐng)注意：⑴從Vp-p最小處決定位移方向后，測(cè)微頭只能按所定方向調(diào)節(jié)位移，中途不允許回調(diào)，否則，由于測(cè)微頭存在機(jī)械回差而引起位移誤差；所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)每點(diǎn)位移量須仔細(xì)調(diào)節(jié)，絕對(duì)不能調(diào)節(jié)過(guò)量，如過(guò)量則只好剔除這一點(diǎn)繼續(xù)做下一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)或者回到零點(diǎn)重新做實(shí)驗(yàn)。⑵當(dāng)一個(gè)方向行程實(shí)驗(yàn)結(jié)束，做另一方向時(shí)，測(cè)微頭回到Vp-p最小處時(shí)它的位移讀數(shù)有變化(沒(méi)有回到原來(lái)起始位置)是正常的，做實(shí)驗(yàn)時(shí)位移取相對(duì)變化量△Ｘ為定值，只要中途測(cè)微頭不回調(diào)就不會(huì)引起位移誤差。圖9—2差動(dòng)變壓器性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖4、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。根據(jù)表9畫(huà)出Vop-p－X曲線，作出位移為±1mm、±3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表9V(mv)X(mm)五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)頻率的上限受什么影響？2、試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)十激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獬跫?jí)線圈激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器的輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0表示,式中LP、RP為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，SKIPIF1<0、ω為激勵(lì)電壓和頻率，M1、M2為初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當(dāng)初級(jí)線圈激勵(lì)頻率太低時(shí)，若RP2＞ω2LP2，則輸出電壓Uo受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)ω2LP2＞＞RP2時(shí)輸出Uo與ω?zé)o關(guān)，當(dāng)然ω過(guò)高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙蹤示波器。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、差動(dòng)變壓器及測(cè)微頭的安裝、接線同實(shí)驗(yàn)九圖9—2并仔細(xì)參閱實(shí)驗(yàn)九附：測(cè)微頭的組成與使用。2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振蕩器LV輸出頻率為1KHZ（可用主機(jī)箱的頻率表監(jiān)測(cè)頻率），Vp-p＝2V(示波器監(jiān)測(cè)Vp-p)。調(diào)節(jié)測(cè)微頭微分筒使差動(dòng)變壓器的鐵芯處于線圈中心位置即輸出信號(hào)最小時(shí)(示波器監(jiān)測(cè)Vp-p最小時(shí))的位置。3、調(diào)節(jié)測(cè)微頭位移量△Ｘ為2.50mm，差動(dòng)變壓器有某個(gè)較大的Vp-p輸出。4、在保持位移量不變的情況下改變激勵(lì)電壓(音頻振蕩器)的頻率從1KHZ—9KHZ(激勵(lì)電壓幅值2Ｖ不變)時(shí)差動(dòng)變壓器的相應(yīng)輸出的Vp-p值填入表10。表10F(Hz)1KHz2KHz3KHz4KHz5KHz6KHz7KHz8KHz9KHzVp—p5、作出幅頻(Ｆ—Vp-p)特性曲線。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十一差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：由于差動(dòng)變壓器二只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性，二次級(jí)的不均勻、不一致，鐵芯B－H特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零，稱其為零點(diǎn)殘余電壓。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、示波器。四、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、參閱實(shí)驗(yàn)九附：測(cè)微頭的組成與使用。根據(jù)圖11接線，差動(dòng)變壓器原邊激勵(lì)電壓從音頻振蕩器的LV插口引入，實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞1、C1、RW1、RW2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。2、用示波器和頻率表監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振蕩器輸出頻率為4—5KHz、幅值為2V峰峰值的激勵(lì)電壓。3、調(diào)整測(cè)微頭，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。4、依次交替調(diào)整RW1、RW2，使輸出電壓降至最小。圖11零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)接線圖5、將示波器第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)電壓相比較。6、從示波器上觀察，差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值（峰峰值）。（注：這時(shí)的零點(diǎn)殘余電壓是經(jīng)放大后的零點(diǎn)殘余電壓，所以經(jīng)補(bǔ)償后的零點(diǎn)殘余電壓：V零點(diǎn)p-p=SKIPIF1<0，K是放大倍數(shù)約為7倍左右。）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：零點(diǎn)殘余電壓是什么波形？實(shí)驗(yàn)十三電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理：利用電容C＝εA／d和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇ε、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（ε變）、測(cè)位移（d變）和測(cè)量液位（A變）等多種電容傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用的傳感器為圓筒式變面積差動(dòng)結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，如下圖所示：它是有二個(gè)圓筒和一個(gè)圓柱組成的。設(shè)圓筒的半徑為R；圓柱的半徑為r；圓柱的長(zhǎng)為x，則電容量為C=ε2ｘ／ln(R／r)。圖中C1、C2是差動(dòng)連接，當(dāng)圖中的圓柱產(chǎn)生?X位移時(shí)，電容量的變化量為?C=C1－C2=ε22?X／ln(R／r)，式中ε2、ln(R／r)為常數(shù)，說(shuō)明?C與位移?X成正比，配上配套測(cè)量電路就能測(cè)量位移。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、測(cè)微頭的使用和安裝參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖13將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳喜磮D示意接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵觯郑希苯又鳈C(jī)箱電壓表的Ｖｉｎ)。2、將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w調(diào)節(jié)到中間位置(方法：逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底再順時(shí)傳３圈)。3、將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開(kāi)關(guān)打到２ｖ檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭改變電容傳感器的動(dòng)極板位置使電壓表顯示０ｖ，再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭(同一個(gè)方向)5圈，記錄此時(shí)的測(cè)微頭讀數(shù)和電壓表顯示值為實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)值。以后，反方向每轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭1圈即△Ｘ=０.５ｍｍ位移讀取電壓表讀數(shù)(這樣轉(zhuǎn)10圈讀取相應(yīng)的電壓表讀數(shù))，將數(shù)據(jù)填入表13并作出Ｘ—Ｖ實(shí)驗(yàn)曲線(這樣單行程位移方向做實(shí)驗(yàn)可以消除測(cè)微頭的回差)。4、根據(jù)表13數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差δ。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖13電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖表13電容傳感器位移與輸出電壓值X(mm)V(mv)五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十四直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH＝KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒒魻杺鞲衅?、測(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、霍爾傳感器和測(cè)微頭的安裝、使用參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖14示意圖接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵觯郑希苯又鳈C(jī)箱電壓表的Ｖ)，將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開(kāi)關(guān)打到２ｖ檔。2、檢查接線無(wú)誤后，開(kāi)啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。圖14霍爾傳感器(直流激勵(lì))位移實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、以某個(gè)方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭2ｍｍ位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)；再反方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭每增加記下一個(gè)讀數(shù)(建議做4ｍｍ位移)，將讀數(shù)填入表14。表14X（mm）V(mv)作出V－X曲線，計(jì)算不同測(cè)量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)十七磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛綔y(cè)量轉(zhuǎn)速的原理。二、實(shí)驗(yàn)原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中感應(yīng)電勢(shì)：發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)上嵌入N個(gè)磁棒時(shí)，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生N次的變化，通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可以測(cè)量轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、磁電式傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)源。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：圖17磁電轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)除了傳感器不用接電源外，其它完全與實(shí)驗(yàn)十六相同；請(qǐng)按圖17和實(shí)驗(yàn)十六中的實(shí)驗(yàn)步驟做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：為什么磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測(cè)很低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，能說(shuō)明理由嗎？實(shí)驗(yàn)十八壓電式傳感器測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯臏y(cè)量振動(dòng)的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。（觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒄駝?dòng)源、示波器。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、按圖18所示將壓電傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)面上(與振動(dòng)臺(tái)面中心的磁鋼吸合)，振動(dòng)源的低頻輸入接主機(jī)箱中的低頻振蕩器，其它連線按圖示意接線。圖18壓電傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖2、合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀察低通濾波器輸出的波形。3、用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)同時(shí)觀察輸出波形變化。4、改變振動(dòng)源的振蕩頻率(調(diào)節(jié)主機(jī)箱低頻振蕩器的頻率)，觀察輸出波形變化。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十九電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、實(shí)驗(yàn)原理：通過(guò)交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處在交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距離ｘ等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而改變激磁線線圈阻抗，渦流傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài)(線圈與金屬體表面不接觸)，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離ｘ以外的所有參數(shù)一定時(shí)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、測(cè)微頭、被測(cè)體(鐵圓片)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞線圈。測(cè)微頭的讀數(shù)與使用可參閱實(shí)驗(yàn)九；根據(jù)圖19安裝測(cè)微頭、被測(cè)體、電渦流傳感器并接線。圖19電渦流傳感器安裝、按線示意圖2、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使被測(cè)體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開(kāi)關(guān)切換到20V檔，檢查接線無(wú)誤后開(kāi)啟主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后每隔0.1mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將?shù)據(jù)列入表19。表19電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V(v)3、根據(jù)表19數(shù)據(jù)，畫(huà)出V－X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)(即曲線線性段的中點(diǎn))，試計(jì)算測(cè)量范圍為1mm與3mm時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量±5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。實(shí)驗(yàn)二十一被測(cè)體面積大小對(duì)電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中其位移特性與被測(cè)體的形狀和尺寸有關(guān)。二、實(shí)驗(yàn)原理：電渦流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，由于被測(cè)體的形狀，大小不同會(huì)導(dǎo)致被測(cè)體上渦流效應(yīng)的不充分，會(huì)減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實(shí)際測(cè)量中，往往必須針對(duì)具體的被測(cè)體進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、電渦流傳感器、測(cè)微頭、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、二個(gè)不同形狀鋁被測(cè)體(被測(cè)體面積不同)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、傳感器、測(cè)微頭、被測(cè)體安裝見(jiàn)圖19，實(shí)驗(yàn)步驟和方法與實(shí)驗(yàn)十九相同。2、在測(cè)微頭的測(cè)桿上分別用二種不同面積的被測(cè)鋁材進(jìn)行電渦位移特性測(cè)定，并分別將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表21。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表21不同尺寸時(shí)的被測(cè)體特性數(shù)據(jù)X（mm）被測(cè)體1被測(cè)體23、根據(jù)表21數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線計(jì)算二種被測(cè)體1號(hào)、2號(hào)的靈敏度、并說(shuō)明理由。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)二十二電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量振動(dòng)的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)電渦流傳感器位移特性，根據(jù)被測(cè)材料選擇合適的工作點(diǎn)即可測(cè)量振幅。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、振動(dòng)源、低通濾波器、示波器。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、根據(jù)圖22安裝電渦流傳感器(逆時(shí)針轉(zhuǎn)出壓緊螺母，裝上傳感器安裝支架再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺母)并接線。2、將主機(jī)箱中的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底(低頻輸出幅度為零)；檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)源中的傳感器升降桿(松開(kāi)鎖緊螺釘，粗調(diào)升降桿再細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)螺母)，使主機(jī)箱中的電壓表顯示為實(shí)驗(yàn)二十中鋁材料的特性曲線的線性中點(diǎn)位置時(shí)的電壓值(這時(shí)傳感器端面與被測(cè)體振動(dòng)臺(tái)面之間的安裝距離為線形區(qū)域的大致中點(diǎn)位置)，擰緊鎖緊螺釘。3、順時(shí)針慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕，使低頻振蕩器輸出的電壓峰峰值為2Ｖ(用示波器監(jiān)測(cè))；再調(diào)節(jié)低頻振蕩器振蕩頻率(用頻率表監(jiān)測(cè))為3—25Hz之間變化，頻率每增加2Hz記錄低通濾波器輸出端Vo的值(用示波器監(jiān)測(cè))并畫(huà)出Ｆ—VO特性曲線。由曲線估算振動(dòng)臺(tái)的諧振頻率(VO最大時(shí)對(duì)應(yīng)頻率)。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖22電渦流傳感器振動(dòng)測(cè)量安裝、接線示意圖五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動(dòng)？還需要添加什么單元，如何實(shí)行？2、當(dāng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率一定時(shí)(如12Hz)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅值可以改變振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)幅度，如何利用電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)幅度?實(shí)驗(yàn)二十四光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后，組成Y型光纖，半園分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測(cè)體相距X，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來(lái)，另一束光纖接收光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電量大小與間距X有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、反射面。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、根據(jù)圖24示意安裝光纖位移傳感器和測(cè)微頭，二束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮?其內(nèi)部有發(fā)光管D和光電三極管T)中；測(cè)微頭的安裝、使用可參閱實(shí)驗(yàn)九附：測(cè)微頭的組成與使用。其它接線接圖24。圖24光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使光反射面與Ｙ型光纖頭輕觸；再調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞W、使主機(jī)箱中的電壓表(顯示選擇開(kāi)關(guān)打到20Ｖ檔)顯示為０Ｖ。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開(kāi)探頭，每隔讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入表24。根據(jù)表24數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算測(cè)量范圍1mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表24光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X（mm）V(v)五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)體的表面有些什么要求？實(shí)驗(yàn)二十五光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型的(光電斷續(xù)器)，傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤(pán)上有均勻間隔的6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，將脈沖計(jì)數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、轉(zhuǎn)動(dòng)源、光電轉(zhuǎn)速傳感器—光電斷續(xù)器(已裝在轉(zhuǎn)動(dòng)源上)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：圖25光電傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)1、將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2－24V旋鈕旋到最小(逆時(shí)針旋到底)并接上電壓表；再按圖25所示接線，將主機(jī)箱中頻率／轉(zhuǎn)速表的切換開(kāi)關(guān)切換到轉(zhuǎn)速處。2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，在小于12Ｖ范圍內(nèi)(電壓表監(jiān)測(cè))調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源(調(diào)節(jié)電壓改變電機(jī)電樞電壓)，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。3、從2Ｖ開(kāi)始記錄每增加１Ｖ相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)(待轉(zhuǎn)速表顯示比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù))；畫(huà)出電機(jī)的ｖ—ｎ(電機(jī)電樞電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系)特性曲線。根據(jù)表24數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算測(cè)量范圍1mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中用了多種傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速，試分析比較一下哪種方法最簡(jiǎn)單、方便。實(shí)驗(yàn)二十八APt100鉑電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏K熱電阻的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，可以制成熱電阻，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用的熱電阻有鉑電阻(650℃以內(nèi))和銅電阻(150℃以內(nèi))。鉑電阻是將0.05～0.07ｍｍ的鉑絲繞在線圈骨架上封裝在玻璃或陶瓷管等保護(hù)管內(nèi)構(gòu)成。在0－650℃以內(nèi)，它的電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中：Ro系溫度為0℃時(shí)的電阻值(本實(shí)驗(yàn)的鉑電阻Ro＝100Ω)。A＝×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(二支)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、萬(wàn)用表(自備)。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０搴?jiǎn)介：圖28A中的溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迨怯扇\(yùn)放組成的差動(dòng)放大電路、調(diào)零電路、ａｂ傳感器符號(hào)、傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(電橋)及放大器工作電源引入插孔構(gòu)成；其中RＷ2為放大器的增益電位器，RW3為放大器電平移動(dòng)電位器；ａｂ傳感器符號(hào)<接熱電偶(Ｋ熱電偶或Ｅ熱電偶)，雙圈符號(hào)接AD590集成溫度傳感器，Rt接熱電阻(Pt100鉑電阻或Cu50銅電阻)。具體接線參照具體實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)出Pt100三根線中其中短接的二根線(同種顏色的線)設(shè)為1、2，另一根設(shè)為3，并測(cè)出它在室溫時(shí)的大致電阻值。2、在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源都關(guān)閉的狀態(tài)下，再根據(jù)圖28A示意圖接線，溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯校?、?Ｒt)兩端接傳感器，這樣傳感器(Rt)與R3、R1、Rw1、R4組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)二十九A銅熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏~電阻測(cè)溫原理與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：銅電阻測(cè)溫原理與鉑電阻一樣，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性。常用銅電阻Cu50在-50－+150℃以內(nèi)，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt=Ro(1+αt)式中：Ro系溫度為0℃時(shí)的電阻值(Cu50在0℃時(shí)的電阻值為Ro＝50?)。α是電阻溫度系數(shù)，α×10－3／℃。銅電阻是用直徑為的絕緣銅絲繞在絕緣骨架上，再用樹(shù)脂保護(hù)。銅電阻的優(yōu)點(diǎn)是線性好、價(jià)格低、α三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度控制傳感器)、Cu50熱電阻(實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⑷f(wàn)用表(自備)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：圖29ACu50銅電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖將實(shí)驗(yàn)二十八A中實(shí)驗(yàn)溫度傳感器Pt100鉑電阻換成Cu50銅電阻，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓臉蚵冯娮鑂3兩端并聯(lián)一根100?的專用連線，實(shí)驗(yàn)溫度范圍為室溫～120℃具體實(shí)驗(yàn)接線按圖29A，實(shí)驗(yàn)方法和步驟與實(shí)驗(yàn)二十八A完全相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)三十AK熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)溫原理及方法和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理：熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)。將A和B二種不同的導(dǎo)體首尾相連組成閉合回路，如果二連接點(diǎn)溫度(T，T0)不同，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將A和B二種不同的金屬材料一端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場(chǎng)的T端稱為工作端或測(cè)量端，也稱熱端；未焊接的一端(接引線)處在溫度T0稱為自由端或參考端，也稱冷端。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)愈大；溫差為０時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為０；因此，可以用測(cè)熱電動(dòng)勢(shì)大小衡量溫度的大小。國(guó)際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號(hào)，如常用的Ｋ(鎳鉻-鎳硅或鎳鋁)、Ｅ(鎳鉻-康銅)、Ｔ(銅-康銅)等等，并且有相應(yīng)的分度(見(jiàn)附錄)表即參考端溫度為０℃三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度源溫度控制傳感器)、Ｋ熱電偶(溫度特性實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?代mV發(fā)生器)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：熱電偶使用說(shuō)明：熱電偶由Ａ、Ｂ熱電極材料及直徑(偶絲直徑)決定其測(cè)溫范圍，如Ｋ(鎳鉻-鎳硅或鎳鋁)熱電偶，偶絲直徑時(shí)測(cè)溫范圍０～1200℃，本實(shí)驗(yàn)用的Ｋ熱電偶偶絲直徑為，測(cè)溫范圍０～800℃；Ｅ(鎳鉻-康銅)，偶絲直徑時(shí)測(cè)溫范圍-200～+750℃，實(shí)驗(yàn)用的Ｅ熱電偶偶絲直徑為，測(cè)溫范圍-200～+350℃。由于溫度源溫度＜200℃，所以，所有熱電偶實(shí)際測(cè)溫范圍＜200從熱電偶的測(cè)溫原理可知，熱電偶測(cè)量的是測(cè)量端與參考端之間的溫度差，必須保證參考端溫度為０℃熱電偶的分度表(見(jiàn)附錄)是定義在熱電偶的參考端(冷端)為０℃時(shí)熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶測(cè)量端(熱端)溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。熱電偶測(cè)溫時(shí)要對(duì)參考端(冷端)進(jìn)行修正(補(bǔ)償)，計(jì)算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇,t0式中：E(t,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為ｔ，參考端溫度為t0=０℃E(t,t0＇)—熱電偶測(cè)量溫度ｔ，參考端溫度為t0＇不等于０℃E(t0＇,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為t0＇，參考端溫度為t0=０℃例：用一支分度號(hào)為Ｋ(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測(cè)量溫度源的溫度，工作時(shí)的參考端溫度(室溫)t0＇=20℃，而測(cè)得熱電偶輸出的熱電勢(shì)(經(jīng)過(guò)放大器放大的信號(hào)，假設(shè)放大器的增益ｋ=10)32.7mv，則E(t,t0解：由附錄Ｋ熱電偶分度表查得：E(t0＇,t0已測(cè)得E(t,t0故E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇,t0100℃1、在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源、溫度源電源關(guān)閉的狀態(tài)下，按圖30A示意圖接線。圖30AK熱電偶溫度特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖2、調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯脑鲆妫?30倍：在圖30A中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鞯亩斎攵艘€暫時(shí)不要接入。拿出應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?實(shí)驗(yàn)一的模板)，將應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鬏斎攵讼噙B(短接)，應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系摹?5Ｖ電源插孔與主機(jī)箱的±15Ｖ電源相應(yīng)連接，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)(調(diào)節(jié)儀電源和溫度源電源關(guān)閉)后調(diào)節(jié)應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系碾娢黄鱎W4(調(diào)零電位器)使放大器輸出一個(gè)較大的ｍV信號(hào)，如20mV(可用電壓表2V檔測(cè)量)，再將這個(gè)20mV信號(hào)(Vi)輸給圖30A中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓姆糯笃鬏斎攵耍▎味溯斎耄荷隙私觤V，下端接⊥）；用電壓表(2V檔)監(jiān)測(cè)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腣o1，調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2增益電位器，使放大器輸出Vo1=60OmV，則放大器的增益Ｋ=Vo1／Vi=600/20=30倍。注意：增益Ｋ調(diào)節(jié)好后，千萬(wàn)不要觸碰RW2增益電位器。3、關(guān)閉主機(jī)箱電源，拆去應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，恢?fù)圖30A接線。4、測(cè)量熱電偶冷端溫度并進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償：在溫度源電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉(Ｏ為關(guān)，-為開(kāi))狀態(tài)下，合上主機(jī)箱和調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)并將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)開(kāi)關(guān)按到內(nèi)(溫度)位置，記錄調(diào)節(jié)儀PV窗的顯示值(實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫)即為熱電偶冷端溫度t0＇(工作時(shí)的參考端溫度)；根據(jù)熱電偶冷端溫度t0＇查附錄K熱電偶分度表得到E(t0＇,t0)，再根據(jù)E(t0＇,t0)進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償-----調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W3(電平移動(dòng))使Vo2=E(t0＇,t0)*Ｋ=E(t0＇,t0)*30(用電壓表2V檔監(jiān)測(cè)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腣o2)。5、將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(2—24V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24Ｖ)，合上溫度源電源開(kāi)關(guān)，在室溫基礎(chǔ)上，可按Δt=5℃增加溫度并且小于160℃范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)二十七，重復(fù)6、7、8、9步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表表30AＫ熱電偶熱電勢(shì)(經(jīng)過(guò)放大器放大后的熱電勢(shì))與溫度數(shù)據(jù)t(℃)V(mv)6、根據(jù)表30A數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。注：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)V(mv)/k(增益)=E(t,t0)。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)三十一AK熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕祭涠藴囟妊a(bǔ)償?shù)脑砼c方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：熱電偶測(cè)溫時(shí)，它的冷端往往處于溫度變化的環(huán)境中，而它測(cè)量的是熱端與冷端之間的溫度差，由此要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ㄓ校河?jì)算法、冰水法(0℃)、恒溫槽法和電橋自動(dòng)補(bǔ)償法等。實(shí)際檢測(cè)時(shí)是在熱電偶和放大電路之間接入一個(gè)其中一個(gè)橋臂是PN結(jié)二極管(或Cu電阻)組成的直流電橋，這個(gè)直流電橋稱冷端溫度補(bǔ)償器，電橋在0℃時(shí)達(dá)到平衡（亦有20℃平衡）。當(dāng)熱電偶冷端溫度升高時(shí)（＞0℃）熱電偶回路電勢(shì)U三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度源溫度控制傳感器)、Ｋ熱電偶(溫度特性實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒗涠藴囟妊a(bǔ)償器、專用直流電源＋5V。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：熱電偶冷端(參考端)補(bǔ)償說(shuō)明：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償可用實(shí)驗(yàn)三十中熱電偶使用說(shuō)明的公式法補(bǔ)償，也可用本實(shí)驗(yàn)的冷端溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器是用來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶測(cè)量值因冷端溫度變化而變化的一種裝置。冷端溫度補(bǔ)償器實(shí)質(zhì)上就是產(chǎn)生一個(gè)直流信號(hào)的毫伏發(fā)生器，當(dāng)它串接在熱電偶測(cè)量線路中測(cè)量時(shí)，就可以使讀數(shù)得到自動(dòng)補(bǔ)償。冷端補(bǔ)償器的直流信號(hào)應(yīng)隨冷端溫度的變化而變化，并且要求補(bǔ)償器在補(bǔ)償?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，直流信號(hào)和冷端溫度的關(guān)系應(yīng)與配用的熱電偶之熱電特性一致，即不同分度號(hào)的熱電偶配相應(yīng)的冷端補(bǔ)償器。本實(shí)驗(yàn)為Ｋ分度熱電偶，相應(yīng)的冷端補(bǔ)償器及原理圖參見(jiàn)圖31A。冷端補(bǔ)償器外形為一個(gè)小方盒，有4個(gè)引線端子，4、3接+5V專用電源，2、1輸出經(jīng)室溫(冷端溫度)補(bǔ)償后的熱電勢(shì)信號(hào)；它的內(nèi)部是一個(gè)不平衡電橋(見(jiàn)圖31A原理圖)，通過(guò)調(diào)節(jié)Rw使橋路輸出室溫(冷端溫度)時(shí)的熱電勢(shì)值，利用二極管的PN結(jié)特性自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度的變化。圖31AK熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)接線示意圖1、按圖31A示意接線。將冷端補(bǔ)償器的專用電源插頭插到主機(jī)箱側(cè)面的交流220Ｖ插座上。2、放大器調(diào)零：在圖31A中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯亩斎攵艘€暫時(shí)不要接入，而用導(dǎo)線直接將放大器的二輸入端相連(短接)；將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)切換開(kāi)關(guān)打到2Ｖ檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)(調(diào)節(jié)儀電源和溫度源電源關(guān)閉)，調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2(順時(shí)針轉(zhuǎn)到底)增益電位器，使放大器增益最大；再調(diào)節(jié)RW3(調(diào)零電位器)使主機(jī)箱的電壓表顯示為０。3、將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(2—24V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24Ｖ)，拆去溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯亩斎攵说亩探泳€，恢復(fù)圖31A的接接線，合上溫度源和調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)，將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)按到內(nèi)(溫度)位置；在常溫基礎(chǔ)上，可按Δt=5℃增加溫度并且小于160℃范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)二十七，重復(fù)6、7、8、9步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表表31AＫ熱電偶經(jīng)過(guò)冷端溫度補(bǔ)償放大器放大后的熱電勢(shì)與溫度數(shù)據(jù)t(℃)V(mv)4、根據(jù)表31A數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。注：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)V(mv)/k(增益)=E(t,t0)，根據(jù)附錄中分度表可以查到相應(yīng)的溫度值；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值有很大誤差是由于控制誤差和放大器k(增益)有誤差，二者疊加引起誤差更大。放大器的k(增益)可用實(shí)測(cè)法得到正確的值：拿出應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?實(shí)驗(yàn)一的模板)，將應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鬏斎攵讼噙B(短接)，接上±15Ｖ電源后調(diào)節(jié)電位器RW4(調(diào)零電位器)使放大器輸出一個(gè)較大的ｍV信號(hào)，如20mV(可用電壓表測(cè)量)，再將這個(gè)信號(hào)(Vi)輸給圖31溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鲀奢斎攵耍▎味溯斎耄荷隙私觤V，下端接⊥），可用電壓表測(cè)出電壓V0，則Ｋ=V0／Vi。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)三十A與實(shí)驗(yàn)三十一A有什么差別，一般實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇哪一種方法為好?實(shí)驗(yàn)三十九光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饷綦娮璧墓庹仗匦院头蔡匦浴６?、?shí)驗(yàn)原理：在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，器件自身的電阻愈小?；谶@種效應(yīng)的光電器件稱光敏電阻。光敏電阻無(wú)極性，其工作特性與入射光光強(qiáng)、波長(zhǎng)和外加電壓有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、光敏電阻、發(fā)光二極管、4SKIPIF1<0位數(shù)顯萬(wàn)用表DC20mA電流檔（自備）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、亮電阻和暗電阻測(cè)量（1）圖39—1是光敏電阻實(shí)驗(yàn)原理圖（2）按圖39—2安裝接線（注意插孔顏色對(duì)應(yīng)相連），檢查接線無(wú)誤后，打開(kāi)主機(jī)箱電源。調(diào)節(jié)主機(jī)箱的2－24V的可調(diào)電源使電壓表顯示U測(cè)=10V(光敏電阻工作電壓)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)三十八的標(biāo)定結(jié)果，緩慢調(diào)節(jié)恒流源為光照度100Lx所對(duì)應(yīng)的電流值(萬(wàn)用表監(jiān)測(cè))，使發(fā)光二極管的光照度為100Lx。圖39—1光敏電阻測(cè)量原理（3）經(jīng)10秒鐘左右讀取主機(jī)箱電流表（可選擇電流表合適的檔位20mA檔）的值為亮電流I圖39—1光敏電阻測(cè)量原理（4）拆除主機(jī)箱可調(diào)恒流源的其中一根引線，經(jīng)10秒鐘左右讀取主機(jī)箱電流表（20μA檔）的值為暗電流I暗。（5）根據(jù)以下公式，計(jì)算亮阻和暗阻（照度100Lx、U測(cè)10V）R亮=U測(cè)/I亮；R暗=U測(cè)/I暗圖39—2光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)2、光照特性測(cè)量恢復(fù)圖39—2的接線。光敏電阻的測(cè)量電壓（U測(cè)）為+10V時(shí)，光敏電阻的光電流隨光照強(qiáng)度變化而變化，它們之間的關(guān)系是非線性的。調(diào)節(jié)光源不同的光照度(根據(jù)實(shí)驗(yàn)三十八的標(biāo)定結(jié)果)，測(cè)得數(shù)據(jù)填入表39—1，并作出圖39—3光敏電阻的光電流與光照度I—Lx曲線圖。表39—1在給定工作電壓下光敏電阻的I—Lx數(shù)據(jù)：光源電流（mA00光照度（Lx）00102030405060708090100光電流（mA）光電流I（mA）光照度（Lx）圖39—3光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線3、伏安特性測(cè)量在一定的光照強(qiáng)度下，光電流隨外加電壓的變化而變化，測(cè)量時(shí)，在給定光照強(qiáng)度（如100Lx）時(shí)，給光敏電阻輸入可調(diào)工作電壓（圖39－2光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板中的Vcc＋0－5v接主機(jī)箱的2－24V的可調(diào)電源），測(cè)得光敏電阻上的電流值填入表39—2，并作圖39—4不同照度的三條伏安特性曲線。表39—2在給定照度下光敏電阻的V-I數(shù)據(jù)：光敏電阻工作電壓（v）0246810光源照度Lx10Lx電流（mA）50Lx電流（mA）100Lx電流（mA）光電流I（mA）VCC圖39—4光敏電阻伏安特性五、預(yù)習(xí)內(nèi)容：為什么測(cè)光敏電阻亮阻和暗阻要經(jīng)過(guò)10秒鐘后讀數(shù)，它只能應(yīng)用于什么狀態(tài)？實(shí)驗(yàn)四十光敏二極管的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饷舳O管工作原理及光生伏特效應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)入射光子在本征半導(dǎo)體的p-n結(jié)及其附近產(chǎn)生電子—空穴對(duì)時(shí)，光生載流子受勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)作用，電子漂移到n區(qū)，空穴漂移到p區(qū)。電子和空穴分別在n區(qū)和p區(qū)積累，兩端便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這稱為光生伏特效應(yīng)，簡(jiǎn)稱光伏效應(yīng)。光敏二極管基于這一原理。如果在外電路中把p-n短接，就產(chǎn)生反向的短路電流，光照時(shí)反向電流會(huì)增加，并且光電流和照度基本成線性關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：主機(jī)箱、光敏器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、光敏二極管、發(fā)光二極管、4SKIPIF1<0位數(shù)顯萬(wàn)用表DC20mA電流檔（自備）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、光照特性：將圖39－2中的光敏電阻更換成光敏二極管，按圖39—2安裝接線（注意接線孔的顏色相對(duì)應(yīng)），測(cè)量光敏二極管的暗電流和亮電流。（1）暗電流測(cè)試：圖39—2中的發(fā)光二極管(光源)不接入恒流源時(shí)，打開(kāi)主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)主機(jī)箱的2－24V的可調(diào)電源使電壓表顯示5V(光敏電阻工作電壓)，讀取主機(jī)箱上電流表（20uA檔）的值即為光敏二極管的暗電流。暗電流基本為0uA，一般光敏二極管小