实训一箔式应变片性能――单臂电桥

目 录实 训 一 箔 式 应 变 片 性 能 单 臂 电 桥 .2实 训 二 箔 式 应 变 片 三 种 桥 路 性 能 比 较 4实 训 三 箔 式 应 变 片 的 温 度 效 应 .5实 训 四 应 变 电 路 的 温 度 补 偿 .6实 训 五 半 导 体 应 变 计 性 能 .8实 训 六 半 导 体 应 变 计 直 流 半 桥 测 试 系 统 .10实 训 七 箔 式 应 变 片 与 半 导 体 应 变 片 性 能 比 较 11实 训 八 移 相 器 实 训 .12实 训 九 相 敏 检 波 器 实 训 .14实 训 十 箔 式 应 变 片 组 成 的 交 流 全 桥 .16实 训 十 一 激 励 频 率 对 交 流 全 桥 的 影 响 .18实 训 十 二 交 流 全 桥 的 应 用 振 幅 测 量 .19实 训 十 三 交 流 全 桥 组 成 的 电 子 秤 .20实 训 十 四 差 动 变 压 器 性 能 .21实 训 十 五 差 动 变 压 器 零 残 电 压 的 补 偿 .23实 训 十 六 差 动 变 压 器 的 标 定 .25实 训 十 七 差 动 变 压 器 的 振 动 测 量 .27实 训 十 八 差 动 螺 管 式 电 感 传 感 器 位 移 测 量 28实 训 十 九 差 动 螺 管 式 电 感 传 感 器 振 幅 测 量 .29实 训 二 十 激 励 频 率 对 电 感 传 感 器 的 影 响 .30实 训 二 十 一 热 电 式 传 感 器 热 电 偶 .32实 训 二 十 二 热 敏 式 温 度 传 感 器 测 温 实 训 .1实 训 二 十 三 P N 结 温 度 传 感 器 21实 训 二 十 四 光 纤 位 移 传 感 器 位 移 测 量 .3实 训 二 十 五 光 纤 传 感 器 转 速 测 量 .5实 训 二 十 六 光 电 传 感 器 的 应 用 光 电 转 速 测 试 .6实 训 二 十 七 霍 尔 式 传 感 器 的 直 流 激 励 特 性 .7实 训 二 十 八 霍 尔 式 传 感 器 的 交 流 激 励 特 性 .9实 训 二 十 九 霍 尔 传 感 器 的 应 用 振 幅 测 量 .10实 训 三 十 霍 尔 传 感 器 的 应 用 电 子 秤 .11实 训 三 十 一 电 涡 流 式 传 感 器 的 静 态 标 定 .12实 训 三 十 二 被 测 材 料 对 电 涡 流 传 感 器 特 性 的 影 响 13实 训 三 十 三 电 涡 流 式 传 感 器 的 振 幅 测 量 14实 训 三 十 四 电 涡 流 传 感 器 的 称 重 实 训 15实 训 三 十 五 电 涡 流 传 感 器 电 机 测 试 实 训 16实 训 三 十 六 磁 电 式 传 感 器 .17实 训 三 十 七 压 电 加 速 度 式 传 感 器 18实 训 三 十 八 电 容 式 传 感 器 特 性 19实 训 三 十 九 扩 散 硅 压 力 传 感 器 （ MPX） 实 训 .21实训四十 气敏传感器特性实训 23实训四十一 湿敏传感器 湿敏电阻实训 24实 训 四 十 二 力 平 衡 式 传 感 器 26实 训 四 十 三 双 平 行 梁 的 动 态 特 性 正 弦 稳 态 响 应 .28实 训 四 十 四 微 机 检 测 与 转 换 数 据 采 集 处 理 29实 训 四 十 五 温 度 控 制 系 统 安 装 322实 训 一 箔 式 应 变 片 性 能 单 臂 电 桥一 、 实 训 目 地 ：1 观 察 了 解 箔 式 应 变 片 的 结 构 及 粘 贴 方 式 。2 测 试 应 变 梁 变 形 的 应 变 输 出 。3 比 较 各 桥 路 间 的 输 出 关 系 。二 、 实 训 原 理 ：本 实 训 说 明 箔 式 应 变 片 及 单 臂 直 流 电 桥 的 原 理 和 工 作 情 况 。应 变 片 是 最 常 用 的 测 力 传 感 元 件 。 当 用 应 变 片 测 试 时 ， 应 变 片 要 牢 固 地 粘 贴在 测 试 体 表 面 ， 当 测 件 受 力 发 生 形 变 ， 应 变 片 的 敏 感 栅 随 同 变 形 ， 其 电 阻 值 也 随 之发 生 相 应 的 变 化 。 通 过 测 量 电 路 ， 转 换 成 电 信 号 输 出 显 示 。电 桥 电 路 是 最 常 用 的 非 电 量 电 测 电 路 中 的 一 种 ， 当 电 桥 平 衡 时 ， 桥 路 对 臂 电阻 乘 积 相 等 ， 电 桥 输 出 为 零 ， 在 桥 臂 四 个 电 阻 R1、 R2、 R3、 R4 中 ， 电 阻 的 相 对 变化 率 分 别 为 R1 R1、 R2 R2、 R3 R3、 R4 R4， 当 使 用 一 个 应 变 片 时 ，； 当 二 个 应 变 片 组 成 差 动 状 态 工 作 ， 则 有 ； 用 四 个 应 变 片 组 成 二 个 差 动 对 工 作 ， 且 R1 R2 R3 R4 R， 。由 此 可 知 ， 单 臂 ， 半 桥 ， 全 桥 电 路 的 灵 敏 度 依 次 增 大 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 （ 4V 档 ） 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 箔 式 应 变 片 、 测 微 头 、 （ 或 双孔 悬 臂 梁 、 称 重 砝 码 ） 、 电 压 表 。四 、 实 训 步 骤 ：1 调 零 。 开 启 仪 器 电 源 ， 差 动 放 大 器 增 益 置 100 倍 （ 顺 时 针 方 向 旋 到 底 ） ，“ 、 ”输 入 端 用 实 训 线 对 地 短 路 。 输 出 端 接 数 字 电 压 表 ， 用 “调 零 ”电 位 器调 整 差 动 放 大 器 输 出 电 压 为 零 ， 然 后 拔 掉 实 训 线 。 调 零 后 电 位 器 位 置 不 要 变 化 。如 需 使 用 毫 伏 表 ， 则 将 毫 伏 表 输 入 端 对 地 短 路 ， 调 整 “调 零 ”电 位 器 ， 使 指针 居 “零 ”位 。 拔 掉 短 路 线 ， 指 针 有 偏 转 是 有 源 指 针 式 电 压 表 输 入 端 悬 空 时 的 正 常情 况 。 调 零 后 关 闭 仪 器 电 源 。2 按 图 （ 1） 将 实 训 部 件 用 实 训 线 连 接 成 测 试 桥 路 。 桥 路 中 R1、 R2、 R3、 和3WD 为 电 桥 中 的 固 定 电 阻 和 直 流 调 平 衡 电 位 器 ， R 为 应 变 片 （ 可 任 选 上 、 下 梁 中 的一 片 工 作 片 ） 。 直 流 激 励 电 源 为 4V。图 （ 1）测 微 头 装 于 悬 臂 梁 前 端 的 永 久 磁 钢 上 ， 并 调 节 使 应 变 梁 处 于 基 本 水 平 状 态 。3 确 认 接 线 无 误 后 开 启 仪 器 电 源 ， 并 预 热 数 分 钟 。调 整 电 桥 WD 电 位 器 ， 使 测 试 系 统 输 出 为 零 。4 旋 动 测 微 头 ， 带 动 悬 臂 梁 分 别 作 向 上 和 向 下 的 运 动 ， 以 悬 臂 梁 水 平 状 态 下电 路 输 出 电 压 为 零 为 起 点 ， 向 上 和 向 下 移 动 各 5mm， 测 微 头 每 移 动 0.5mm 记 录一 个 差 动 放 大 器 输 出 电 压 值 ， 并 列 表 。 （ 或 在 双 孔 悬 臂 梁 称 重 平 台 上 依 次 放 上 砝 码 ，进 行 上 述 实 训 ） 。位 移mm电 压V根 据 表 中 所 测 数 据 计 算 灵 敏 度 S， S V X， 并 在 坐 标 图 上 做 出 V X 关系 曲 线 。五 、 注 意 事 项 ：1 实 训 前 应 检 查 实 训 接 插 线 是 否 完 好 ， 连 接 电 路 时 应 尽 量 使 用 较 短 的 接 插 线 ，以 避 免 引 入 干 扰 。2 接 插 线 插 入 插 孔 ， 以 保 证 接 触 良 好 ， ， 切 忌 用 力 拉 扯 接 插 线 尾 部 ， 以 免 造成 线 内 导 线 断 裂 。4V RR24V R3 R1WDV4实 训 二 箔 式 应 变 片 三 种 桥 路 性 能 比 较一 、 实 训 原 理 ：说 明 实 际 使 用 的 应 变 电 桥 的 性 能 和 原 理 。已 知 单 臂 、 半 桥 和 全 桥 电 路 的 R 分 别 为 R/R、 2 R R、 4 R R。 根 据戴 维 南 定 理 可 以 得 出 测 试 电 桥 的 输 出 电 压 近 似 等 于 1/4E R， 电 桥 灵 敏 度Ku V R R， 于 是 对 应 于 单 臂 、 半 桥 和 全 桥 的 电 压 灵 敏 度 度 分 别 为1/4E、 1/2E 和 E.。 由 此 可 知 ， 当 E 和 电 阻 相 对 变 化 一 定 时 ， 电 桥 及 电 压 灵 敏 度 与各 桥 臂 阻 值 的 大 小 无 关 。二 、 实 训 所 需 部 件直 流 稳 压 电 源 （ 4V 档 ） 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 箔 式 应 变 片 、 测 微 头 、（ 或 双 孔 悬 臂 梁 、 称 重 砝 码 ） 、 电 压 表 。三 、 实 训 步 骤 ：1 在 完 成 实 训 一 的 基 础 上 ， 不 变 动 差 动 放 大 器 增 益 和 调 零 电 位 器 ， 依 次 将 图（ 1） 中 电 桥 固 定 电 阻 R1、 R2、 R3 换 成 箔 式 应 变 片 ， 分 别 接 成 半 桥 和 全 桥 测 试 系统 。2 重 复 实 训 一 中 3 4 步 骤 ， 测 出 半 桥 和 全 桥 输 出 电 压 并 列 表 ， 计 算 灵 敏 度 。3 在 同 一 坐 标 上 描 出 V X 曲 线 ， 比 较 三 种 桥 路 的 灵 敏 度 ， 并 做 出 定 性 的 结论 。四 、 注 意 事 项 ：1 应 变 片 接 入 电 桥 时 注 意 其 受 力 方 向 ， 一 定 要 接 成 差 动 形 式 。2 直 流 激 励 电 压 不 能 过 大 ， 以 免 造 成 应 变 片 自 热 损 坏 。3 由 于 进 行 位 移 测 量 时 测 微 头 要 从 零 正 的 最 大 值 ， 又 回 复 到 零 ， 再 负 的 最 大 值 ， 因 此 容 易 造 成 零 点 偏 移 ， 因 此 计 算 灵 敏 度 时 可 将 正 X 的 灵 敏 度 与负 的 X 的 灵 敏 度 分 开 计 算 。 再 求 平 均 值 ， 以 后 实 训 中 凡 需 过 零 的 实 训 均 可 采 用 此种 方 法 。5实 训 三 箔 式 应 变 片 的 温 度 效 应一 、 实 训 目 的 ：说 明 温 度 变 化 对 应 变 测 试 系 统 的 影 响 。二 、 实 训 原 理 ：温 度 变 化 引 起 应 变 片 阻 值 发 生 变 化 的 原 因 是 应 变 片 电 阻 丝 的 温 度 系 数 及 电 阻 丝与 测 试 中 的 膨 胀 系 数 不 同 。 由 此 引 起 测 试 系 统 输 出 电 压 发 生 变 化 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 电 压 表 、 测 微 头 、 加 热 器 、 温 度 计 （ 可 用仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 1） 接 线 ， 开 启 电 源 ， 调 整 系 统 输 出 为 零 。2 记 录 加 热 前 测 试 系 统 感 受 的 温 度 ， 可 用 热 电 偶 或 集 成 温 度 传 感 器 测 得 。3 开 启 “加 热 ”电 源 ， 观 察 测 试 系 统 输 出 电 压 随 温 度 升 高 而 发 生 的 变 化 。 待电 压 读 数 基 本 稳 定 后 记 下 电 压 值 及 温 度 升 高 值 。4 求 出 温 度 漂 移 值 V T。五 、 注 意 事 项 ：由 于 本 仪 器 中 所 使 用 的 BHF 箔 式 应 变 片 具 有 防 自 蠕 变 性 能 ， 因 此 温 度 系 数 还是 比 较 小 的 。6实 训 四 应 变 电 路 的 温 度 补 偿一 、 实 训 目 的 ：由 于 温 度 变 化 引 入 了 测 量 误 差 ， 因 此 实 用 测 试 电 路 中 必 须 进 行 温 度 补 偿 。二 、 实 训 原 理 ：用 补 偿 片 法 是 应 变 电 桥 温 度 补 偿 方 法 中 的 一 种 ， 如 图 （ 2） 所 示 。在 电 桥 中 ， R1 为 工 作 片 ， R2 为 补 偿 片 ， R1 R2。 当 温 度 变 化 时 两 应 变 片 的 电阻 变 化 R1 与 R2 符 号 相 同 ， 数 量 相 等 ， 桥 路 如 原 来 是 平 衡 的 ， 则 温 度 变 化 后R1R4 R2R3， 电 桥 仍 满 足 平 衡 条 件 ， 无 漂 移 电 压 输 出 ， 由 于 补 偿 片 所 贴 位 置 与 工作 片 成 90， 所 以 只 感 受 温 度 变 化 ， 而 不 感 受 悬 臂 梁 的 应 变 。图 （ 2） 图 （ 3）三 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 电 压 表 、 测 微 头 、 加 热 器 、 温 度 计 （ 可 用仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 3） 接 好 线 路 ， 图 中 R 和 R 分 别 为 箔 式 工 作 片 和 补 偿 片 。2 重 复 实 训 三 1 4 步 骤 ， 求 出 接 入 补 偿 片 后 系 统 的 温 度 漂 移 ， 并 与 实 训 三 的结 果 进 行 比 较 。五 、 注 意 事 项 ：应 正 确 选 择 补 偿 片 。 在 面 板 的 应 变 片 接 线 端 中 ， 从 左 至 右 1 8 对 接 线 端 分 别4V RR4V R RWD V差放 电压表VR1 R2R3 R47是 ： 1 上 梁 半 导 体 应 变 片 ， 2 下 梁 半 导 体 应 变 片 。 3.5 上 梁 箔 式 应 变 工 作 片 ，4.6 下 梁 。 应 变 工 作 片 ， 7.8 上 、 下 梁 温 度 补 偿 片 。 电 路 中 工 作 片 与 补 偿 片 应 在同 一 应 变 梁 上 。8实 训 五 半 导 体 应 变 计 性 能一 、 实 训 目 的 ：说 明 半 导 体 应 变 计 的 灵 敏 度 和 温 度 效 应 。二 、 实 训 原 理 ：由 于 材 料 的 阻 值 ， 则 , 当 应slR )21(ldsld变 ， 灵 敏 度 ; 对 于 箔 式 应 变 片 ， K 箔l/)21(/K 1 2 ， 主 要 是 由 形 变 引 起 。 对 于 半 导 体 应 变 计 ， K 半 （ / ） / ,主 要 由电 阻 率 变 化 引 起 。 由 于 半 导 体 材 料 的 “压 阻 效 应 ”特 别 明 显 ， 可 以 反 映 出 很 微 小的 形 变 ， 所 以 K 半 要 大 于 K 箔 ， 但 是 受 温 度 影 响 大 。图 （ 4）三 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 半 导 体 应 变 计 、 测 微 头 、 电 压 表 、 温 度 计（ 可 用 仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 4） 接 线 ， R 是 半 导 体 应 变 计 ， 另 一 臂 电 阻 是 电 桥 上 固 定 电 阻 。开 启 电 源 后 预 热 数 分 钟 。2 按 单 臂 电 桥 实 训 步 骤 调 整 悬 臂 梁 位 置 ， 调 整 系 统 输 出 ， 用 测 微 头 进 行 位 移 ，2V RRWDVR2V9记 录 V， X 数 据 ， 作 出 V X 曲 线 ， 求 出 灵 敏 度 。3 重 新 调 整 测 试 系 统 输 出 为 零 。 记 录 加 温 前 的 工 作 温 度 T。4 打 开 “加 热 ”开 关 ， 观 察 随 温 度 升 高 系 统 输 出 电 压 温 漂 情 况 。 待 电 压 稳 定后 测 得 温 升 ， 求 出 系 统 的 温 漂 V T。五 、 注 意 事 项 ：此 实 训 中 直 流 激 励 电 压 只 能 用 2V， 以 免 引 起 半 导 体 自 热 。10实 训 六 半 导 体 应 变 计 直 流 半 桥 测 试 系 统一 、 实 训 目 的 ：通 过 实 际 运 用 的 半 导 体 半 桥 电 路 ， 与 实 训 五 的 半 导 体 单 臂 电 路 进 行 性 能 比 较 ,特 别 是 要 比 较 两 种 测 试 系 统 的 漂 移 现 象 .二 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 半 导 体 应 变 计 、 测 微 头 、 电 压 表 、 温度 计 （ 可 用 仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 、 加 热 器 。三 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 5） 接 线 ， 电 桥 中 R 和 R 为 半 导 体 应 变 计 。2 按 实 训 五 步 骤 测 出 V， X 值 ， 画 出 V X 曲 线 ， 求 出 灵 敏 度 ， 测 出 温 度 变化 时 的 温 漂 。图 （ 5）四 、 注 意 事 项 ：此 实 训 的 测 试 条 件 应 与 实 训 五 一 致 。2V RR2V R RWDV差放R11实 训 七 箔 式 应 变 片 与 半 导 体 应 变 片 性 能 比 较一 、 实 训 目 的 ：通 过 实 训 比 较 两 种 应 变 电 路 的 灵 敏 度 与 温 度 特 性二 、 实 训 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 差 动 放 大 器 、 箔 式 应 变 片 、 半 导 体 应 变 片 、 测 微 头 、 电 压 表 、加 热 器 、 温 度 计 （ 可 用 仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。三 、 实 训 步 骤 ：1 分 别 做 箔 式 单 臂 电 桥 和 半 导 体 式 单 臂 电 桥 实 训 ， 接 线 如 图 （ 1） 所 示 ， 直流 激 励 源 为 2V， 差 动 放 大 器 增 益 为 100 倍 。调 整 系 统 ， 在 相 同 的 实 训 条 件 下 分 别 测 得 两 组 数 据 填 入 表 格 ， 求 出 灵 敏 度 。位 移 Xmm 灵 敏 度V 半 导 体 单 臂V 箔 式 单 臂V 半 导 体 半 桥V 箔 式 半 桥2 将 电 桥 中 一 固 定 电 阻 换 成 应 变 片 ， 做 箔 式 半 桥 和 半 导 体 半 桥 实 训 ， 将 测 得的 两 组 数 据 分 别 填 入 表 格 ， 求 出 灵 敏 度 。3 在 同 一 坐 标 上 画 出 四 条 V X 曲 线 以 作 比 较 。4 分 别 对 箔 式 变 片 和 半 导 体 应 变 片 加 热 ， 测 出 两 种 测 试 电 路 的 温 漂 ， 并 进 行比 较 。 实 训 结 果 以 证 实 实 训 五 中 对 半 导 体 应 变 片 性 能 的 分 析 。四 、 注 意 事 项 ：进 行 上 述 实 训 时 激 励 电 压 ， 差 动 放 大 器 增 益 、 测 微 头 起 始 点 位 置 等 实 训 条 件 必须 一 致 ， 否 则 就 无 可 比 性 。12实 训 八 移 相 器 实 训一 、 实 训 目 的 ：说 明 由 运 算 放 大 器 构 成 的 移 相 电 路 的 工 作 原 理 。移 相 器 电 路图 （ 6）二 、 实 训 原 理 ：图 （ 6） 为 移 相 电 路 示 意 图 。该 电 路 的 团 环 增 益 )1()(1RFCSRFSG把 拉 普 拉 氏 算 符 换 成 频 率 域 的 参 数 ， 则 得 到 ： )1(1)( 22Wjj又 改 写 为 )()()( 12121 RFCjRFCRFjG 在 实 训 电 路 中 ， 常 设 定 幅 频 特 性 G（ j ） 1,为 此 选 择 参 数 R1=RF=10K 由上 , R=20K ,则 输 出 幅 度 与 频 率 无 关 ， 闭 路 增 益 可 简 化 为 ： 221)( CWjRj R1 10KR4 10KR6 2KR5 10KR3 10KR210KV 入V 出C1 8800PW C2 22365231 713当 R=2R1=2RRF 时 ， G（ j ） 1。 由 上 式 可 以 得 到 相 频 特 性 表 达 式 ：2CRWctg由 tg 表 达 式 和 正 切 三 角 函 数 半 角 公 式 可 以 得 到 ： 2221)(1)(tgtt 因 此 可 以 得 到 相 移 为 ： )(1WRCarctRCarct电 阻 R 可 以 在 很 宽 的 范 围 内 变 化 ， 当 WRC 很 大 时 ， 相 移 O， 式 中 负号 表 示 相 位 超 前 ， 如 将 电 路 中 R 和 C 互 换 位 置 ， 则 可 得 到 相 位 滞 后 的 情 况 。 如 果阻 容 网 络 Rc 不 变 ， 则 相 移 将 随 输 入 信 号 的 频 率 而 改 变 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：移 相 器 、 音 频 振 荡 器 、 双 线 示 波 器 。四 、 实 训 步 骤 ：1 音 频 振 荡 器 频 率 、 幅 值 旋 钮 居 中 ， 将 信 号 （ 0或 180均 可 ） 送 入 移 相 器输 入 端 。2 将 双 线 示 波 器 两 测 试 线 分 别 接 移 相 器 输 入 输 出 端 ， 调 整 示 波 器 ， 观 察 波 形 。3 调 节 移 相 器 “移 相 ”旋 钮 ， 观 察 两 路 波 形 的 相 位 变 化 。4 改 变 音 频 振 荡 器 频 率 ， 观 察 不 同 频 率 时 移 相 器 的 移 相 范 围 。5 根 据 移 相 器 实 际 电 路 图 分 析 其 工 作 原 理 。五 、 注 意 事 项 ：因 为 本 实 训 仪 中 音 频 信 号 由 函 数 发 生 器 产 生 ， 所 以 通 过 移 相 器 后 波 形 局 部 有 些畸 变 ， 这 不 是 仪 器 故 障 。14实 训 九 相 敏 检 波 器 实 训一 、 实 训 目 的 ：说 明 由 施 密 特 开 关 电 路 及 运 放 组 成 的 相 敏 检 波 电 路 的 原 理 。二 、 实 训 原 理 ：相 敏 检 波 电 路 如 图 （ 7） 所 示 ： 图 中 为 输 入 信 号 端 ， 为 输 出 端 ， 为 交 流参 考 电 压 电 输 入 端 ， 为 直 流 参 考 电 压 输 入 。当 、 端 输 入 控 制 电 压 信 号 时 ， 通 过 差 动 放 大 器 的 作 用 使 D 和 J 处 于 开 关状 态 ， 从 而 把 端 输 入 的 正 弦 信 号 转 换 成 半 波 整 流 信 号 。图 （ 7）三 、 实 训 所 需 部 件 ：相 敏 检 波 器 、 移 相 器 、 音 频 振 荡 器 、 直 流 稳 压 电 源 、 低 通 滤 波 器 、 电 压 表 、 示波 器 。四 、 实 训 步 骤 ：1 将 音 频 振 荡 器 频 率 、 幅 度 旋 钮 居 中 ， 输 出 信 号 （ 0或 180均 可 ） 。 接 相敏 检 波 器 输 入 端 。2 将 直 流 稳 压 电 源 2V 档 输 出 电 压 （ 正 或 负 均 可 ） 接 相 敏 检 波 器 端 。3 示 波 器 两 通 道 分 别 接 相 敏 输 入 、 输 出 端 ， 观 察 输 入 、 输 出 波 形 的 相 位 关 系2 3533V 出R2 22KC1 104R1 30KW 51KR5 2K2R4 30KR3 30KV 入76 5JD115和 幅 值 关 系 。4 改 变 端 参 考 电 压 的 极 性 ， 观 察 输 入 、 输 出 波 形 的 相 位 和 幅 值 关 系 。 由 此可 以 得 出 结 论 ： 当 参 考 电 压 为 正 时 ， 输 入 与 输 出 同 相 ， 当 参 考 电 压 为 负 时 ， 输 入 与输 出 反 相 。5 将 音 频 振 荡 器 0端 输 出 信 号 送 入 移 相 器 输 入 端 ， 移 相 器 的 输 出 端 与 检 敏检 波 器 的 参 考 输 入 端 连 接 ， 相 敏 检 波 器 的 信 号 输 入 端 接 音 频 0输 出 。6 用 示 波 器 两 通 道 观 察 附 加 观 察 插 口 、 的 波 形 。可 以 看 出 ， 相 敏 检 波 器 中 整 形 电 路 的 作 用 是 将 输 入 的 正 弦 波 转 换 成 方 波 ， 使 相敏 检 波 器 中 的 电 子 开 关 能 正 常 工 作 。7 将 相 敏 检 波 器 的 输 出 端 与 低 通 滤 波 器 的 输 入 端 连 接 ， 低 通 输 出 端 接 数 字 电压 表 20V 档 。8 示 波 器 两 通 道 分 别 接 相 敏 检 波 器 输 入 、 输 出 端 。9 适 当 调 节 音 频 振 荡 器 幅 值 旋 钮 和 移 相 器 “移 相 ”旋 钮 ， 观 察 示 波 器 中 波 形变 化 和 电 压 表 电 压 值 变 化 ， 然 后 将 相 敏 检 波 器 的 输 入 端 改 接 至 音 频 振 荡 器 180输 出 端 口 ， 观 察 示 波 器 和 电 压 表 的 变 化 。由 上 可 以 看 出 ， 当 相 敏 检 波 器 的 输 入 信 号 与 开 关 信 号 同 相 时 ， 输 出 为 正 极 性 的全 波 整 流 信 号 ， 电 压 表 指 示 正 极 性 方 向 最 大 值 ， 反 之 ， 则 输 出 负 极 性 的 全 波 整 流 波形 ， 电 压 表 指 示 负 极 性 的 最 大 值 。10 调 节 移 相 器 “移 相 ”旋 钮 ， 利 用 示 波 器 和 电 压 表 ， 测 出 相 敏 检 波 器 的 输 入VP P值 与 输 出 直 流 电 压 的 关 系 。11 使 输 入 信 号 与 参 考 信 号 的 相 位 改 变 180， 测 出 上 述 关 系 。输 入VP P（ V）输 出 Vo（ V）五 、 注 意 事 项 ：16检 敏 检 波 器 最 大 输 入 电 压 VP P 值 为 20V。实 训 十 箔 式 应 变 片 组 成 的 交 流 全 桥一 、 实 训 目 的 ：本 实 训 说 明 交 流 激 励 的 四 臂 应 变 电 桥 的 原 理 及 工 作 情 况 。图 （ 8）二 、 实 训 原 理 ：图 （ 8） 是 交 流 全 桥 的 一 般 形 式 。 当 电 桥 平 衡 时 ， Z1Z4 Z2Z3， 电 桥 输 出 为 零 。若 桥 臂 阻 抗 相 对 变 化 为 Z1 Z1、 Z2 Z2、 Z3 Z3、 Z4 Z4， 则 电 桥 的 输出 与 桥 臂 阻 抗 的 相 对 变 化 交 流 电 桥 工 作 时 增 大 相 角 差 可 以 提 高 灵 敏 度 ， 传 感 器 最 好 是 纯 电 阻 性 或 纯 电 抗性 的 。 交 流 电 桥 只 有 在 满 足 输 出 电 压 的 实 部 和 虚 部 均 为 零 的 条 件 下 才 会 平 衡 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：电 桥 、 音 频 振 荡 器 、 差 动 放 大 器 、 移 相 器 、 相 敏 检 波 器 、 低 通 滤 波 器 、 电 压 表 、测 微 头 、 示 波 器 。四 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 8） 接 线 ， 确 认 无 误 后 开 启 电 源 ， 音 频 振 荡 器 输 出 幅 度 和 频 率 居 中 。低通 V 1 2差放相敏检波器电压表05HKZ 移相Lv 5KHZR RR RWAWD172 调 节 测 微 头 使 梁 处 于 水 平 位 置 ， 调 节 电 桥 直 流 调 平 衡 电 位 器 WD， 使 系 统输 出 基 本 为 零 。 仔 细 调 节 交 流 调 平 衡 电 位 器 WA， 使 系 统 输 出 为 零 。3 用 示 波 器 观 察 各 环 节 波 形 ， 测 量 读 数 ， 列 表 填 入 V、 X 值 ， 作 出 V X 曲线 ， 求 出 灵 敏 度 。五 、 注 意 事 项 ：1 欲 提 高 交 流 全 桥 的 灵 敏 度 ， 可 用 示 波 器 观 察 相 敏 检 波 器 输 出 端 波 形 ， 若 相敏 检 波 器 输 出 端 波 形 脉 动 成 份 较 大 ， 则 系 统 虽 然 可 以 调 零 ， 但 灵 敏 度 较 低 ， 提 高 灵敏 度 的 方 法 是 当 系 统 初 步 调 零 后 ， 用 手 将 悬 臂 梁 下 压 至 最 低 点 ， 再 调 节 电 路 中 的“移 相 ”电 位 器 ， 使 相 敏 检 波 器 输 出 波 形 尽 量 平 直 ， 再 调 节 移 相 器 “移 相 ”旋 钮 ，用 示 波 器 观 察 相 敏 检 波 器 端 ， 使 其 输 出 波 形 为 首 尾 相 接 的 全 波 整 流 波 形 ， 然 后再 松 开 悬 臂 梁 ， 用 电 桥 调 系 统 为 零 ， 这 样 系 统 灵 敏 度 会 最 高 。2 做 交 流 全 桥 实 训 时 用 指 针 式 毫 伏 表 可 以 比 较 直 观 地 看 出 应 变 梁 在 正 、 反 向受 力 时 系 统 输 出 电 压 的 变 化 情 况 。18实 训 十 一 激 励 频 率 对 交 流 全 桥 的 影 响一 、 实 训 原 理 ：由 于 交 流 电 桥 中 的 各 种 阻 抗 的 影 响 ， 改 变 激 励 频 率 可 以 提 高 交 流 全 桥 的 灵 敏 度和 提 高 抗 干 扰 性 。二 、 实 训 所 需 部 件 ：电 桥 、 音 频 振 荡 器 、 差 动 放 大 器 、 移 相 器 、 相 敏 检 波 器 、 低 通 滤 波 器 、 电 压 表 、测 微 头 。三 、 实 训 步 骤 ：1 接 线 、 操 作 均 按 实 训 十 进 行 。2 音 频 振 荡 器 0端 输 出 信 号 ， 频 率 从 2KHZ 10KHZ， 接 交 流 全 桥 ， 分 别 测出 系 统 输 出 电 压 ， 列 表 填 好 V， X 值 ， 在 同 一 坐 标 上 做 出 V X 曲 线 ， 比 较 灵 敏 度 ，并 得 出 结 论 ， 该 交 流 全 桥 工 作 在 哪 个 频 率 时 较 为 合 适 。四 、 注 意 事 项 ：做 上 实 训 时 频 率 改 变 音 频 振 荡 器 幅 值 不 变 ， 否 则 无 可 比 性 。XmmV2K（ V）V5K（ V）V8K（ V）V10K（ V）19实 训 十 二 交 流 全 桥 的 应 用 振 幅 测 量一 、 实 训 目 的 ：说 明 交 流 激 励 的 交 流 全 桥 的 应 用 。二 、 实 训 原 理 ：当 梁 受 到 不 同 的 频 率 信 号 激 励 时 ， 振 幅 不 同 ， 带 给 应 变 片 的 应 力 不 同 ， 电 桥 输出 也 不 同 。 若 激 励 频 率 和 梁 的 固 有 频 率 相 同 时 ， 产 生 共 振 ， 此 时 电 桥 输 出 为 最 大 ，根 据 这 一 原 理 可 以 找 出 梁 的 固 有 频 率 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：电 桥 、 音 频 振 荡 器 、 差 动 放 大 器 、 移 相 器 、 相 敏 检 波 器 、 低 通 滤 波 器 、 电 压 表 、测 微 头 、 示 波 器 。四 、 实 训 步 骤 ：1 根 据 实 训 十 的 电 路 接 线 ， 移 开 测 微 头 ， 调 节 电 桥 ， 使 系 统 输 出 为 零 ， 并 使系 统 灵 敏 度 最 大 。2 将 低 频 振 荡 器 输 出 端 接 至 “激 振 II”端 ， 此 时 悬 臂 梁 开 始 振 动 。3 用 示 波 器 观 察 差 动 放 大 器 和 低 通 滤 波 器 的 输 出 波 形 ， 注 意 调 节 示 波 器 的 扫描 时 间 ， 差 动 放 大 器 输 出 的 是 调 幅 波 。4 固 定 低 频 振 荡 器 幅 值 旋 钮 不 变 ， 电 压 频 率 表 放 2KHZ 档 ， 接 低 频 振 荡 器输 出 端 。 调 节 低 频 振 荡 频 率 ， 用 示 波 器 读 出 系 统 最 大 振 幅 值 ， 此 时 频 率 表 所 示 即 为梁 的 固 有 频 率 。五 、 注 意 事 项 ：悬 臂 梁 激 振 时 振 幅 不 宜 太 大 ， 否 则 易 造 成 应 变 片 受 损 。CSY10B 型 实 训 仪 因 应 变 片 贴 在 双 孔 悬 臂 梁 上 ， 由 于 结 构 的 原 因 ， 所 以 不 做 振20动 实 训实 训 十 三 交 流 全 桥 组 成 的 电 子 秤一 、 实 训 目 的 ：本 实 训 说 明 交 流 激 励 的 应 变 全 桥 的 实 际 应 用 。二 、 实 训 所 需 部 件 ：音 频 振 荡 器 、 电 桥 、 箔 式 应 变 片 、 差 动 放 大 器 、 移 相 器 、 相 敏 检 波 器 ， 低 通 滤波 器 ， 称 重 砝 码 ， 称 重 平 台 。三 、 实 训 步 骤 ：1 按 实 训 十 接 好 线 路 ， 在 悬 臂 梁 顶 端 磁 钢 上 （ 或 双 孔 悬 臂 梁 平 台 上 ） 放 好 称重 平 台 ， 调 节 系 统 为 零 。2 在 称 重 平 台 上 逐 步 加 上 砝 码 进 行 标 定 ， 并 将 结 果 填 入 表 格 。W（ g）V（ V）3 取 走 砝 码 ， 在 平 台 上 加 一 未 知 重 量 的 物 品 ， 记 下 电 压 表 读 数 。4 根 据 坐 标 上 W V 曲 线 得 知 物 品 的 大 致 重 量 。21实 训 十 四 差 动 变 压 器 性 能一 、 实 训 目 的 ：了 解 差 动 变 压 器 的 基 本 结 构 及 原 理 ， 通 过 实 训 验 证 差 动 变 压 器 的 基 本 特 性 。二 、 实 训 原 理 ：差 动 变 压 器 由 衔 铁 、 初 级 线 圈 、 次 级 线 圈 和 线 圈 骨 架 等 组 成 。 初 级 线 圈 做 为 差动 变 压 器 激 励 用 ， 相 当 于 变 压 器 的 原 边 ， 次 级 线 圈 由 两 个 结 构 尺 寸 和 参 数 相 同 的 线圈 反 相 串 接 而 成 ， 相 当 于 变 压 器 的 副 边 。 差 动 变 压 器 是 开 磁 路 ， 工 作 是 建 立 在 互 感基 础 上 的 。 其 原 理 及 输 出 特 性 见 图 （ 9）图 （ 9） 图 （ 10）三 、 实 训 所 需 部 件 ：R1LK1 R3R2LoLoMaMbLv 5KHZ示波器第一通道第二通道22差 动 变 压 器 、 音 频 振 荡 器 、 测 微 头 、 示 波 器 。四 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 10） 接 线 ， 差 动 变 压 器 初 级 线 圈 必 须 从 音 频 振 荡 器 LV 端 功 率 输 出 ，双 线 示 波 器 第 一 通 道 灵 敏 度 500mv/格 ， 第 二 通 道 10mv 格 。2 音 频 振 荡 器 输 出 频 率 5KHZ， 输 出 值 VP P 2V。3 用 手 提 压 变 压 器 磁 芯 ， 观 察 示 波 器 第 二 通 道 波 形 是 否 能 过 零 翻 转 ， 如 不 能则 改 变 两 个 次 级 线 圈 的 串 接 端 。4 旋 动 测 微 头 ， 带 动 差 动 变 压 器 衔 铁 在 线 圈 中 移 动 ， 从 示 波 器 中 读 出 次 级 输出 电 压 VP P 值 ， 读 数 过 程 中 应 注 意 初 、 次 级 波 形 的 相 位 关 系 。位 移mm电 压V5 仔 细 调 节 测 微 头 使 次 级 线 圈 的 输 出 波 形 至 不 能 再 小 ， 这 就 是 零 点 残 余 电 压 。可 以 看 出 它 与 输 入 电 压 的 相 位 差 约 为 2， 是 基 频 分 量 。6 根 据 表 格 所 列 结 果 ， 画 出 Vop-p X 曲 线 ， 指 出 线 性 工 作 范 围 。五 、 注 意 事 项 ：示 波 器 第 二 通 道 为 悬 浮 工 作 状 态 。23实 训 十 五 差 动 变 压 器 零 残 电 压 的 补 偿一 、 实 训 目 的 ：由 于 零 残 电 压 的 存 在 会 造 成 差 动 变 压 器 零 点 附 近 的 不 灵 敏 区 ， 如 此 电 压 经 过 放大 器 还 会 使 放 大 器 未 级 趋 向 饱 和 ， 影 响 电 路 正 常 工 作 ， 因 此 必 须 采 用 适 当 的 方 法 进行 补 偿 抵 消 。二 、 实 训 原 理 ：零 残 电 压 中 主 要 包 含 两 种 波 形 成 份 ：1 基 波 分 量 。 这 是 由 于 差 动 变 压 器 二 个 次 级 绕 组 因 材 料 或 工 艺 差 异 造 成 等 效电 路 参 数 （ M、 L、 R） 不 同 ， 线 圈 中 的 铜 损 电 阻 及 导 磁 材 料 的 铁 损 ， 线 圈 中 线 间电 容 的 存 在 ， 都 使 得 激 励 电 流 与 所 产 生 的 磁 通 不 同 相 。2 高 次 谐 波 。 主 要 是 由 导 磁 材 料 磁 化 曲 线 非 线 性 引 起 ， 由 于 磁 滞 损 耗 和 铁 磁饱 和 的 影 响 ， 使 激 励 电 流 与 磁 通 波 形 不 一 致 ， 产 生 了 非 正 弦 波 （ 主 要 是 三 次 谐 波 ）磁 通 ， 从 而 在 二 次 绕 组 中 感 应 出 非 正 弦 波 的 电 动 势 。减 少 零 残 电 压 的 办 法 有 ： （ 1） 从 设 计 和 工 艺 制 作 上 尽 量 保 证 线 路 和 磁 路 的 对称 。 （ 2） 采 用 相 敏 检 波 电 路 。 （ 3） 选 用 补 偿 电 路 。三 、 实 训 所 需 部 件 ：差 动 变 压 器 、 电 桥 、 音 频 振 荡 器 、 示 波 器 、 差 动 放 大 器 。图 （ 11）四 、 实 训 步 骤 ：10KHZ第一通道WD WAV-2V R241 根 据 图 （ 11） 接 线 。 示 波 器 第 一 通 道 500mv/格 ， 第 二 通 道 1V 格 ， 差 动放 大 器 增 益 100 倍 ， 音 频 LV 端 输 出 VP P 值 2V。2 调 节 测 微 头 带 动 衔 铁 在 线 圈 中 运 动 ， 使 差 动 放 大 器 输 出 电 压 最 小 ， 调 整 电桥 网 络 ， 使 输 出 更 趋 减 小 。 如 果 补 偿 效 果 不 好 则 可 在 电 桥 交 流 插 口 另 并 联 一 个 数 f 的 电 容 。3 提 高 示 波 器 第 二 通 道 灵 敏 度 ， 将 零 残 电 压 波 形 与 激 励 电 压 波 形 比 较 。五 、 注 意 事 项 ：由 于 补 偿 线 路 要 求 差 动 变 压 器 输 出 必 须 悬 浮 ， 所 以 需 用 差 动 放 大 器 将 次 级 的 双端 输 出 转 换 为 单 端 输 出 ， 以 便 示 波 器 观 察 。25实 训 十 六 差 动 变 压 器 的 标 定一 、 实 训 目 的 ：说 明 差 动 变 器 测 试 系 统 的 组 成 和 标 定 方 法 。二 、 实 训 所 需 部 件 ：差 动 变 压 器 、 音 频 振 荡 器 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 移 相 器 、 相 敏 检 波 器 、 低 通 滤波 器 、 电 压 表 、 示 波 表 、 测 微 头 。图 （ 12）三 、 实 训 步 骤 ：1 按 图 （ 12） 接 线 ， 差 动 放 大 器 增 益 适 度 ， 音 频 振 荡 器 LV 端 输 出5KHZ， VP-P 值 2V。2 调 节 电 桥 WD、 WA 电 位 器 ， 调 节 测 微 头 带 动 衔 铁 改 变 其 在 线 圈 中 的 位 置 ，使 系 统 输 出 为 零 。3 旋 动 测 微 头 使 衔 铁 在 线 圈 中 上 、 下 有 一 个 较 大 的 位 移 ， 用 电 压 表 和 示 波 器观 察 系 统 输 出 是 否 正 负 对 称 (如 有 削 波 现 象 则 应 减 小 差 动 放 大 器 增 益 )。 如 不 对 称 则移相器 1 2差放相敏 低通 电压表音频振荡器WALV WDR26需 反 复 调 节 衔 铁 位 置 和 电 桥 、 移 相 器 ， 做 到 正 负 输 出 对 称 。4 旋 动 测 微 头 ， 带 动 衔 铁 向 上 5mm， 向 下 5mm 位 移 ， 每 旋 一 周 （ 0.5mm）记 录 一 电 压 值 并 填 入 表 格 。位 移mm电 压V四 、 注 意 事 项 ：系 统 标 定 需 调 节 电 桥 、 移