7实验验七应变、差动变压器等基本传感器型物理设计性实验

1、应变、差动变压器等DH-SJ2基本传感器型物理设计性实验（选做其中部分实验） 实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 所需模块及仪器设备 ：直流恒压源 DH-VC2、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。旋钮初始位置：直流恒压源 DH - VC2 4V档，万用表打到 2V档，差动放大增益中间位置。 实验步骤：1、了解所需模块、器件设备等，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构 小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。测微头在双平行梁后面的支座 上，可以

2、上、下、前、后、左、右调节。安装测微头时，应注意是否可以到达磁钢中 心位置；2、 差动放大器调零：V+接至直流恒压源的 +15V , V-接至-15V,调零模块的 GND与差动放大器模块的GND相连，Vref与Vref相连，V+与V+相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端Vp （ + ）、反相端 Vn （）与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流恒压源；调节调零旋钮使万用表显示为零；3、 根据图1接线Ri、R2、R3为电桥模块的固定电阻，R4则为应变片；将直流恒 压源的打至土 4V档，万用表置 20V档。开启直流恒压源，调节电桥平衡网络中的电 位器W1，使万用表显示为零；4、将测

3、微头转动到 10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸 合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使万用表显示最小，再旋动测微 头，使万用表显示为零（细调零），并记下此时测微头上的刻度值（要准确无误地读出测微头上的刻度值）。5、往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移(X)记下万用表显示的值。建议每旋动测微头一周即AX= 0.5mm记一个数值填入下表：X (mm)U ( mv)6、据所得结果计算灵敏度S= AU /AX (式中AX为梁的自由端位移变化，AU为相应万用表显示的电压相应变化)。7、在托盘未放砝码之前，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数

4、值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度S=AU/AW，并作出 U-W关系曲线，AU为电压变化率， AW为相应的重量变化率。 (重量用 W表示，电压用 U 表示，后面所用，与此相同，不再另作说明。)W (g)20406080100120U ( mv)问题：(1) 本实验电路对直流恒压源和放大器有何要求？(2) 根据原理图，简要分析差动放大器的工作原理。w tV”v/1N1ADU2Uq_r V-2LJ-GNDN2-OP07t-COUI匸匸匸匚1 Z 3 48 7 6 5J TJ- nJ 3OP 07I ? 3 4 甲N韶.-AD 620注意事项:(1) 在记录数据之前，请将测微头调至一个合适位置。

5、合适位置：指的是测微头螺 杆最长及最短时，万用表示数的范围要足够大。调节方法：通过调整测微头支杆座的 高度来实现；(2) 在旋转旋钮时，请不要转动测微头支杆。实验二 金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。所需模块及仪器设备：直流恒压源 DH-VC2、差动放大器、电桥模块、万用表、测微头及连接件、传感 器实验台一、应变片和九孔板接口平台。旋钮初始位置：直流恒压源土 4V档，万用表打到 2V档，差动放大器增益中间位置。实验步骤：1、 差动放大器调零：V+接至直流恒压源的 +15V, V-接至-15V,调零模块的 GND与差动放大器模块的GND相连，

6、Vref与Vref相连，V+与V+相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端Vp （ + ）、反相端Vn （）与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流恒压源；调节调零旋钮使万用表显示为零。2、 按图2接线，图中 Rx为应变片，r及W1为可调平衡网络。4 4V O中屮.n r RxVpVpwiT卜VqV22K LT、r3-GND皑桥平隽冏珞差动放太番万用表图23、安装和调整测微头到磁钢中心位置并使双平行梁处于水平位置（目测），记下该刻度值，再将直流恒压源打到土4V档。选择适当的放大增益，然后调节电桥平衡电位器W1，使万用表显示为零。4、旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测

7、得数值填入下表，然后关闭直流恒压源：X (mm)U ( mv)5、保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与 Rx工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使万用表显示表显示为零，重复（4）过程同样测得读数，填入下表：X ( mm)U ( mv)6、保持差动放大器增益不变，将Ri, R2两个固定电阻换成另两片受力应变片(即Ri换成II, R2换成)组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥 W1同样使万用表显示为零。 重复(4)过

8、程将读出数据填入下表:X （ mm）U （ mv）7、在同一坐标纸上描出X-U曲线，比较三种接法的灵敏度。注意事项：(1)在更换应变片时应将直流恒压源关闭。(2) 在实验过程中如有发现万用表发生过载，应将电压量程扩大。(3) 在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。(4) 直流恒压源为土 4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。(5) 接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。9实验三 移相器实验实验目的：了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况DH-WG2 （音频振荡器）、直流恒压源、双踪示波器和九孔所需模块及仪器设备： 移相器、频率振荡器 板接口平台实验步骤

9、：1、按图3接线。2、 将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从 0、180。插口输出均可）3、打开恒压源，将示波器的两根线分别接到移相的输入和输出端，调整示波器， 观察示波器的波形。4、旋动移相器上的移相电位器，观察两个波形间相位的变化。5、改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大移相范围。问题：1、试分析本移相器的工作原理及观察到的现象。提示：A2、R3、R4、R5、C2 超前移相，在 R3= R4=R5 时，K F1 ( j 小=Vo1/Vi 仁-(1-j 3 R3C2)/(1+j33C2), K F1( ) =1, (&( 3 )= ntg-12 3RC2。 A3、R6、R7、

10、Rw、C3 滞后移相，在 R6= R7 时，Kf2 ( j 3 =VO2/Vi2=(1 - j 3 RwC)/(1+j RwC3), K F2( )=1, 慮(3 )=tg-12 3 RwC3 , 3= 2 n。分析:f 一定时 Rw=010KQ相移 及Rw定时，f变化相24J丿InvertNon-i nvertNon- i nvertInvertOutput 1i ng Input 1i ng I nput 1Vcc+i ng I nput 2ing I nput 2Output 21 L2 3 t4 C5匚6匚7 C一 14 Output 4_| 13 Inverting12Non-i n

11、vertI nput 4i ng I nputJ 11 Vcc-J10 Non- i nvert_J 9 Inverting8 Output 3i ng I nputI nput 32、如果将双踪示波器改为单踪示波器，两路信号分别从Y轴和X轴送入，根据李 沙育图形是否可完成此实验？实验四相敏检波器实验实验目的：了解相敏检波器的原理和工作情况。所需模块及仪器设备：相敏检波器、移相器、频率振荡器DH-WG2 （音频振荡器）、双踪示波器、直流恒压源DH - VC2、低通滤波器、万用表和九孔板接口平台。旋钮初始位置：音频振荡器频率为 4KHz，幅度置最小，直流恒压源输出置于土2V档。实验步骤：1、根据

12、图4A的电路接线，相敏检波器的 V+、V-分别接至DH - VC2的+15V、-15V, GND接GND ,将音频振荡器的信号0俞出端输出至相敏检波器的输入端Vi，把直流恒压源+ 2V输出接至相敏检波器的参考输入端DC ,把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和输出端 V。组成一个测量线路。O O OocrLJT-咅黠麻落a-1GH D图4A4V。观察输入2、调整好示波器，开启恒压源，调整音频振荡器的幅度峰峰值为 和输出波的相位和幅值关系。3、改变参考电压的极性（除去直流恒压源+2V输出端与相敏检波器参考输入端DC的连线，把直流恒压源的2V输出接至相敏检波器的参考输入端DC ）,观察

13、输入和输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出_相，当参考电压为负时，输入和输出 相，此电路的放大倍数为 倍。图4B4、关闭恒压源，根据图4B电路重新接线，将音频振荡器的信号从0。输出端输出至相敏检波器的输入端Vi,将从0。输出端输出接至相敏检波器的参考输入端Vr,把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入Vi和输出端 Vo,将相敏检波器输出端Vo同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与万用表连接起来， 组成一个测量线路。（此时，万用表置于 20V档）。5、开启恒压源，调整音频振荡器的输出幅度Vip-p，同时记录万用表的读数Vo,填入下表。单位：

14、VVi p-pVo6、关闭恒压源，根据图4C的电路重新接线，将音频振荡器的信号从0。输出端输出至相敏检波器的输入端Vi，将180。输出端输出接至移相器的输入端，移相器的输出端接至相敏检波器的参考输入端Vr，把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和输出端 Vo，将相敏检波器输出端Vo同时与低通滤波器输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与万用表连接起来，组成一测量线路。1STm i%VrJ亠7a讣*VGND1用羞图4C7、开启恒压源，转动移相器上的移相电位器，观察示波器上显示的波形及万用表 上的读数，使得输出最大。8、调整音频振荡器的输出幅度，同时记录万用表的读数，填入下表。单位：VV

15、i p-pVo思考：?移相器在实验线路中的作1、根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么 用是什么？（即参考端输入波形相位的作用）2、 在完成第四步后，将示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和附加观察端L和一，观察波形来回答相敏检波器中的整形电路是将什么波转换成什么波，相位如何？起什么作用？3、当相敏检波器的输入与开关信号同相时，输出是什么极性的什么波，万用表的 读数是什么极性的最大值。实验五金属箔式应变片一交流全桥实验目的：了解交流供电的四臂应变电桥的原理和工作情况。 所需模块及仪器设备：频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、万用 表、传感器实验台一

16、、应变片、测微头及连接件、直流恒压源、九孔板接口平台和双 踪示波器。旋钮初始位置：音频振荡器幅度拧至中间位置，万用表打到20V档，差动放大器增益旋至最大。实验步骤：1、差动放大器调零：V+接至直流恒压源的 +15V, V-接至-15V,调零模块的 GND与差动放大器模块的GND相连，Vref与Vref相连，V+与V+相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端Vp （ + ）、反相端 Vn （）与地短接。用万用表测差动放大器2、按图5接线，图中 Ri、R2、R3、R4为应变片； W1、W2、C、r为交流电桥调 节平衡网络，电桥交流激励源必须从音频振荡器的Lv 口引入。屯切谢列* W1 I L 二I

17、输出端的电压；开启直流恒压源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调节差动 放大器的调零旋钮使万用表显示为零。图53、用手按住振动梁（双平行梁）的自由端。旋转测微头使测微头脱离振动梁自由端并远离。将万用表打至20V档，示波器X轴扫描时间切换到0.10.5ms （以合适为宜），Y轴CH1或CH2打至5V/div，音频振荡器的频率旋钮置5KHz，幅度旋钮置 1/4幅度。开启恒压源，调节电桥网络中的W1和W2，使万用表和示波器显示最小，再把万用表和示波器 Y轴的切换开关分别置2V档和50mv/div，细调 W1和W2及差动放大器调零旋钮，使万用表的显示值最小，示波器的波形大致为一条水平线（万用表显

18、示值与示波器图形不完全相符时二者兼顾即可）。再用手按住梁的自由端产生一个大位移。调节移相器的移相旋钮，使示波器显示全波检波的图形：放手后，梁复原，示波 器图形基本成一条直线。4、在双平行梁的自由端装上测微头，旋转测微头使万用表显示为零，以后每转动 测微头一周即 0.5mm，万用表显示值记录下表：5、实验完毕，关闭恒压源。思考：在交流电桥中，必须有 两个可调参数才能使电桥平衡，这是因为电路存在而引起的。实验六交流全桥的应用一振幅测量实验目的：本实验了解交流激励的金属箔式应变片电桥的应用。所需模块及仪器设备：频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、万用 表、传感器实验台一

19、、应变片、直流恒压源、频率计、九孔板接口平台和双踪示波器。 旋钮初始位置：低频振荡器频率置合适位置，幅度为最小，差放增益置合适位置。 实验步骤：1、 按图5接线，并且保持实验 （1）、（2）、（3）的步骤。2、将低频振荡器的输出端接至激振输入端，低频振荡器的幅度旋钮置合适位置， 并用频率计监测低频振荡器的输出端，开启直流恒压源，双平行梁在振动，慢慢调节 低频振荡器频率旋钮，使梁振动比较明显，如梁振幅不够大，可调大低频振荡器的幅 度。3、 将音频振荡器的频率调至1KHz左右，幅度为10Vp-p.（频率用频率计监测，幅 度用示波器监测）4、 将示波器的 X轴扫描旋钮切换到 ms/div级档，Y轴切

20、换到50mv/div或0.1v/div， 分别观察差放输出端、相敏检波输出端，低通输出端波形。并描出各级波形，改变低频振荡器频率，可测得相应的电压峰峰值（低通滤波器输出端Vop-p）,填入下表，并作出幅频曲线：f(Hz)Vo p-p(mv)做完以上实验，可反复调节线路中的各旋钮，用示波器观察各输出环节波形的变化，加深实验体会并了解各旋钮的作用。实验七交流全桥的应用一电子秤实验目的：了解交流供电的金属箔式应变片电桥的实际应用。 所需模块及仪器设备：频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、低通滤波器、万用表、砝码、直 流恒压源、应变片、九孔板接口平台和传感器实验台一。实验步骤：1、按图7接线，图

21、中 R1、R2、R3、R4为应变片； W1、W2、C、r为交流电桥调2、 将万用表的打至20V档，示波器X轴扫描时间切换到0.10.5ms, Y轴CH1或CH2打至5V/div，音频振荡器的频率旋钮置5KHz，幅度旋钮置 1/4幅度。开启恒压源，调节电桥网络中的W1和W2，使万用表和示波器 ，显示最小，再把万用表和示波器Y轴的切换开关分别置2V档和50mv/div，细调 W1和W2及差动放大器调零旋钮，使万用表的显示值最小，示波器的波形为一条水平线（万用表显示值与示波器图形不完全相符时二者兼顾即可）。现用手按住梁的自由端产生一个大位移。调节移相器的移相电位器，使示波器显示全波检波的图形，放手后

22、，梁复原，示波器图形基本成一条直线。3、在梁的自由端加上砝码，调节差放增益旋钮，使万用表显示对应的量值，去除 所有砝码，调 W1使万用表显示为零，这样重复几次即可。4、在梁自由端（磁钢处同一个点上）逐一加上砝码， 把万用表的显示值填入下表。并计算灵敏度 S= AU/ AWW(g)U(v)5、梁自由端放一个重量未知的重物，记录万用表的显示值，得出未知重物的重量注意事项：砝码和重物应放在梁自由端的磁钢上的同一点。设计：要将这个电子秤方案投入实际应用，应如何改进?13实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。 所需模块及仪器设备：频率振荡器、测微头及连接件、示波器、九孔板接口平台、传感器实验台一和差

23、动线圈与铁芯连接件等。旋钮初始位置：音频振荡器4KHz8KHz之间。实验步骤：1、先将差动线圈及其铁芯连接件安装在传感器实验台一的振动盘上，再按图8接线,音频振荡器（必须 Lv输出）、示波器连接起来，组成一个测量线路。打开直流恒 压源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线 圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。通过观察 CH2波形，并调节铁芯上下的位置使CH2的波形幅度为最小。CH1DNG.并使示波器上的波形输出0.5mm，用示波器读出S。S= AU /AX （式，作出U-X关系曲线。2、转动测微头使测微头与传感器实验台一的磁钢吸合， 幅度为最小，记下测微头上的刻度

24、值。3、往下旋动测微头，使传感器实验台一产生位移。每位移 差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度 中AU为电压变化， AX为相应传感器实验台一的位移变化）X(mm)Uop-p(mv)思考: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，双踪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？是什么原因造成的?实验九 差动变压器(互感式)零点残余电压的补偿实验目的： 说明如何用适当的网络线路对残余电压进行补偿。 所需模块及仪器设备：频率振荡器、测微头及连接件、

25、电桥模块、差动线圈与铁芯连接件、差动放大器、 示波器、传感器实验台一、直流恒压源和九孔板接口平台。旋钮初始位置：差动放大器的增益中间位置。实验步骤：1、先把线圈与铁芯连接件的位置调整好，使铁芯处于线圈的中间位置，后将差动放大器调零，再按图9接线，音频振荡必须从 Lv 口输出，W1(22k) , W2(22k) , r(1k),c(0.1 卩F),为电桥模块中调平衡网络；2、 利用示波器，调整音频振荡器幅度使示波器CH1为2Vp-p。调节音频振荡器频 率，使示波器 CH2波形不失真；3、将CH2的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压波形相比较。经过补偿后的残余电压波形：为 波形，这

26、说明波形中有 分量；4、 这时的零点残余电压经放大后=V零点p-p / 100 , 100为放大倍数与实验十四 未经补偿残余电压相比较；5、实验完毕后，关闭直流恒压源，拆除导线。注意事项：(1) 由于该补偿线路要求差动变压器的输出必须悬浮。因此次级输出波形难以用一般 示波器来看，要用差动放大器使双端输出转换为单端输出。(2) 音频信号必须从 Lv 口引出。思考：本实验也可把电桥模块搬到次级圈上进行零点残余电压补偿。实验十一差动变压器（互感式）的应用一振动测量实验目的：了解差动变压器测量系统的组成和标定方法 所需模块及仪器设备：频率振荡器、差动放大器、差动线圈与差动棒连接件、移相器、相敏检波器、

27、低 通滤波器、测微头及连接件、电桥模块、万用表、示波器、传感器实验台一、九孔板 接口平台和直流恒压源。旋钮初始位置：差动放大器的增益中间位置，万用表置2V档。实验步骤：（1）按图10接线；OkP屯陌甲圍只垛毘刑阪盂童 吨叙忙iK制万用耒示iffWS图10（2）装上测微头，调整使铁芯处于差动线圈的中间位置；（3）打开直流恒压源，利用示波器，调整音频振荡器幅度旋钮为2Vp-p；（4）利用示波器和万用表，调整差动放大器的增益及电桥平衡网络电位器，使 万用表指示为零；（5）给梁一个较大的位移，调整移相器，使万用表指示为最大，同时可用示波 器观察相敏检波器的输出波形；（6） 旋转测微头，使万用表的显示为

28、0,记下测微头的刻度值，每隔0.5mm读数记录实验数据，填入下表，作出U-X曲线，并求出灵敏度 S= AU/ AXoX ( mm)U (mv)注意事项：如果接着做下一个实验则各旋钮及接线无须变动。实验目的：了解差动变压器的实际应用。所需模块及仪器设备：频率振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、电桥模块、低通滤波器、频率 计、示波器、差动线圈与铁芯连接件、九孔板接口平台和传感器实验台一。 旋钮初始位置：差动放大器增益最大，低频振荡器频率、幅度置中。实验步骤：1、 先把铁芯与线圈的位置调整好，使铁芯处于线圈的中间位置，保持图10接线, 将低频振荡器输出 Vo接入激振一端，另一端接地，打开直流恒压

29、源，调节低频振荡器幅度置中，频率慢慢调大，让振动盘起振并使振动幅度适中（如振动幅度太小可调大 幅度旋钮）。2、 将音频振荡器的幅度调到2Vp-p，频率调至适中位置。用示波器观察各单元即： 差放、检波、低通输出的波形。3、保持低频振荡器的幅度不变，并用频率计监测，调节低频振荡器的频率，用示 波器观察低通滤波器的输出，如果波形不好，可以适当减小差放的增益，读出峰峰值 记下实验数据，填入下表：f(Hz)Vp-p( v)根据实验结果作出梁的振幅一频率（幅频）特性曲线，指出传感器实验台一自振频率（谐振频率）的大致值，并与用应变片测出实验（实验六）的结果相比较。实验完毕，关闭直流恒压源，再拆除导线。注意事

30、项：选择合适的低频激振信号，以免传感器实验台一在自振频率附近振幅过大。问题：如果用直流万用表来读数，需增加哪些测量单元，测量线路该如何?15实验十二差动变压器（互感式）的应用一电子秤实验目的：了解差动变压器的实际应用。所需模块及仪器设备：频率振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、万用表、电桥模块、砝码、直流恒压源、传感器实验台一和九孔板接口平台。旋钮初始位置：万用表置2V档。实验步骤：1、先把差动线圈与铁芯连接件的位置调整好，使铁芯处于线圈的中间位置，后将差动放大器调零，再按图10接线；2、 打开直流恒压源，利用示波器观察调节音频振荡器的幅度，使其输出为 2Vp-p;3、 将测量

31、系统调零（与实验七相同）（万用表始终调不到零，说明差动变压器的铁芯不处在中间位置。）；4、 适当调节差动放大器的放大倍数，使在秤重平台上放上数量的砝码时万用表指 示不溢出。5、去掉砝码后，必要的话可以将系统重新调零，再逐个加砝码，记下万用表的电 压值，填入下表：W(g)U(v)6、去掉砝码，在平台上放一个重量未知的重物，记下万用表读数。关闭直流恒压源。7、利用所得数据，求得系统灵敏度S= AU/ AW及重物的重量。注意事项：（1）砝码不宜太重，以免平行梁的自由端位移过大。（2）砝码应放在磁钢的中间部位。#实验十二差动螺管式（自感式）传感器的静态位移性能实验目的：了解差动螺管式电感传感器的原理

32、所需模块及仪器设备：频率振荡器、电桥模块、差动放大器、移相器、相敏检波器、低频滤波器、万用 表、测微头及连接件、示波器、差动线圈与铁芯连接件、直流恒压源、传感器实验台 一和九孔板接口平台。旋钮初始位置：差动放大器增益中间位置。实验步骤：191、差动放大器先应调零，再按图13接线，组成一个电感电桥测量系统;0-Vi移相器VW2 輕 T ； Lo1 1差动式養动枚朮器相敢幟波器忙谨施波器 无馬表图132、装上测微头，调整连接件使铁芯到差动线圈的中间位置；3、 音频振荡器频率调至合适位置，打开直流恒压源， 以差放输出波形不失真为好,音频幅度为 2Vp-p。用类似于实验五步骤（3）的方法，调整电位器，

33、使万用表显示为零（万用表始终调不到零，说明差动变压器的铁芯不处在中间位置，可适当调节测微头，并记下刻度值）。4、转动测微头，同时记下实验数据，填入下表：X ( mm)U (mv)作出U-X曲线，计算出灵敏度 S = AU/朋。5、关闭直流恒压源，拆除导线。 注意事项：（1）此实验只用原差动变压器的次级线圈，注意接法。（2）音频振荡器必须从 Lv 口输出。实验十四 差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能实验目的：了解差动螺管式电感传感器振动时幅频性能和工作情况。所需模块及仪器设备：差动螺管式传感器、频率振荡器、电桥模块、差动放大器、相敏检波器、移相器、 低通滤波器、直流恒压源、示波器、频率计、

34、九孔板接口平台和传感器实验台一。 旋钮初始位置：Lv输出幅度为峰峰值2V，差动放大器的增益旋钮旋至中间，频率计置于2KHz档，低频振荡器的幅度旋钮置于最小。注意事项：1、 频率振荡器的信号必须从Lv输出端输出。2、差动螺管式电感的次级线圈注意接法。3、 实验中，电桥平衡网络的电位器W1和W2的调整，是配调的。4、实验中，为了便于观察，需要调整示波器的灵敏度。 实验步骤：1、将铁芯连接件固定在振动盘上，调整连接件使铁芯到差动线圈的中间位置，后 将差动放大器调零，再按图13接线；2、打开直流恒压源；3、 调整电桥平衡网络的电位器W1和W2，使差动放大器的输出端输出的信号最小，这时差动放大器的增益旋

35、钮旋至最大。（如果电桥平衡网络调整不过零，则需要调整电感中铁芯上下的位置）可调节差动放大器的调零电4、为了使相敏检波器输出端的两个半波的基准一致， 位器。将低频振荡器输出接入激振；5、调节低频振荡器的频率旋钮、幅度旋钮固定至某一位置, 使梁产生上下振动；6、调整移相器上的移相电位器，使得相敏检波器输出端的波形如图 14所示；7、将示波器探头换接至低通滤波器的输出端；8、调节低频振荡器的频率，用频率计监测低频振荡器的输出频率，用示波器 读出峰峰值填入下表，并作幅频特性曲线，关闭直流恒压源。f( Hz)Vp-p( V)思考:本实验与实验一比较，请指出它们各自的特点?实验十六霍尔式传感器的应用一电子

36、秤实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。所需模块及仪器设备：霍尔式及磁场、霍尔片、电桥模块、差动放大器、万用表、直流恒压源、测微头 及连接件、传感器实验台一和九孔板接口平台。旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，万用表置20V档，直流恒压源土 2V档。实验步骤：1、了解霍尔式传感器的结构，熟悉霍尔片的符号，将霍尔磁场固定在振动盘上， 调节振动盘与霍尔片之间的位置，不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏；2、 按图15接线，W1、r为电桥模块的直流电桥平衡网络，霍尔片上的 A、B、C、D与霍尔式上的对应；3、装好测微头，调节测微头与振动盘吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。4、 打开直流

37、恒压源调整W1使万用表指示为零（要先将W1调节好再调整霍尔片的位置）；5、上下旋动测微头，记下万用表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入电桥平衡网絡雷尔或 査动故丈器X(mm)U(v)GND万用査图15作出U X曲线指出线性范围，求出灵敏度S= AU/ ZX，关闭直流恒压源。可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大 差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。6、实验完毕关闭直流恒压源，各旋钮置初始位置。注意事项:1、由于磁场的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。2、激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。 实验目的：了解霍尔式传感器在静态测

38、量中的应用。所需模块及仪器设备：霍尔式及磁场、霍尔片、差动放大器、直流恒压源、测微头及连接件、电桥模块、砝码、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。旋钮初始位置：直流恒压源土 2V档，万用表2V档。实验步骤：1、 将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置，（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）使霍尔片刚好处于磁场的中间位置；2、 按图15接线，霍尔片上的 A、B、C、D与霍尔式上的一一对应；打开直流恒 压源；3、差动放大器增益调至适中位置，调节调零旋钮使万用表显示为零;4、在称重平台上放上砝码，填入下表：W(g)U(v)5、在平面上放一个未知重量之物，记下表头读数。根据实验

39、结果作出U-W曲线，可求得未知物体的重量。注意事项：1、此霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重。2、砝码应置于振动盘的中间部位，装或卸砝码时，不要用力拉扯。21实验十八霍尔式传感器的应用一振幅测量实验目的：了解交流激励霍尔片的特性所需模块及仪器设备：霍尔式及磁场、霍尔片、频率振荡器、差动放大器、测微头及连接件、电桥模块、 移相器、相敏检波器、低通滤波器、九孔板接口平台、万用表、直流恒压源、示波器 和传感器实验台一。旋钮初始位置：差动放大器增益最大。实验步骤：1、 将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置，（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）装上并调节测微头与振动

40、盘吸合，使霍尔片刚好处于磁场的中间位置；2、 按图17接线，霍尔片上的 A、B、C、D与霍尔式上的一一对应；打开直流恒 压源，将音频振荡器的输出幅度调到5Vp-p左右，差放增益置合适位置。利用示波器 和万用表调整好 W1、W2、移相器及振动盘与霍尔片之间的位置，再转动测微头，使3、旋动测微头，每隔0.1mm记下表头读数填入下表:X( mm)U(v)作出U-X曲线并找出线性范围，计算出其灵敏度S= AU/从。注意事项：交流激励信号必须从电压输出端0或Lv输出，幅度应限制在 5Vp-p以下，以免霍尔片产生自热现象。实验目的：了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。所需模块及仪器设备：霍尔片、霍尔式及磁

41、场、差动放大器、电桥模块、移相器、频率计、相敏检波器、 低通滤波器、频率振荡器、传感器实验台一、直流恒压源、九孔板接口平台和示波器。 旋钮初始位置：差动放大器增益合适位置，万用表置于20V档。实验步骤：1、 将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置，（不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）使霍尔片刚好处于磁场的中间位置；2、按图18接线，将音频振荡器、电桥平衡网络、霍尔式传感器、差动放大器、 移相器、相敏检波器、低通滤波器、示波器连接起来，组成一个测量线路，霍尔片上 的A、B、C、D与霍尔式上的对应。 M0电仔甲窗网轴壽尔或北渤駁大誚相蝕稚谨誚低请迪派諂 示谧誇图183、 打开

42、直流恒压源，调整电桥平衡电位器W 1和W2，使万用表指示为零;4、将频率计置2KHz档，并将低频振荡器的输出端与激振线圈相连，用频率计监 测频率；5、低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节低频振荡频率（用频率计监测频 率）,用示波器读出低通滤波器输出的峰峰值填入下表：f( Hz)Vp-p(v)思考：1、根据实验结果，可以知道传感器实验台一的自振频率大致为多少。2、在某一频率固定时，调节低频振荡器的幅度旋钮，改变梁的振动幅度，利用万 用表并通过示波器读出的数据是否可以推算出梁振动时的相对位置。3、试想一下，用其他方法来测传感器实验台一振动时的位移范围，并与本实验结 果进行比较验证。注意事项：应

43、仔细调整霍尔式及磁场部分，使传感器工作在梯度磁场中，否则灵敏度将大大 下降。23实验十九 磁电式传感器的性能实验目的：了解磁电式传感器的原理及其性能 所需模块及仪器设备：差动放大器、频率振荡器、示波器、磁电式传感器及磁芯连接板（与差动式连接板通用）、九孔板接口平台和传感器实验平台一。旋钮初始位置：差动放大器增益合适位置，低频振荡器幅度最小。实验步骤：1、观察磁电式传感器的结构，并将磁电式传感器及磁芯的位置调整好，按下振动梁的自由端，可以有一个较大的位移，再按图19接线，将磁电式传感器， 差动放大器,低通滤波器，示波器连接起来，组成一个测量线路。2、将低频振荡器的输出端接入激振和频率计的输入端，

44、打开电源。痕电贰传感器差动放大器低谨滤泼器 示浣器图19f(Hz)V p-p(v)3、调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节频率，调节时用 频率计监测频率变化，并记录峰峰值填入上表： 思考：1、磁电式传感器具备怎样的特点？2、通过实验能否推测出线圈的振动频率?27实验二十压电传感器的动态响应实验实验目的：了解压电式传感器的原理、结构及应用。 所需模块及仪器设备：频率振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽线、压电式传感器、示波器、 频率计、直流恒压源、九孔板接口平台和传感器实验台一。旋钮初始位置：低频振荡器幅度最小、频率计2KHz档。实验步骤：1、观察压电式传感器的结构，并将压

45、电式传感器固定在振动盘上，按下自由端可 以有一个较大的位移，否则调整振动盘在磁钢上的位置，再按图20接线，将压电式传感器，电荷放大器，低通滤波器，示波器连接起来，组成一个测量线路。并将低通滤 波器的输出端与频率计输入端相连；图202、将低频振荡器的输出端接入激振和频率计的输入端，打开电源；3、调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至最大，调节频率，并用频率计监 测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：f(Hz)V p-p(v)思考:1、根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致多少？2、 试回答压电式传感器的特点。比较磁电式传感器输出波形的相位差大致 为多少？为什么？实验二十一 压电传感器的引线电

46、容对电压放大器、电荷放大器的影响实验目的： 验证引线电容对电压放大器的影响，了解电荷放大器的原理和使用。所需模块及仪器设备：频率振荡器、压电式传感器、电压放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波 器、万用表、单芯屏蔽线、差动放大器、直流稳压源、示波器、九孔板接口平台和传 感器实验台一。旋钮初始位置：低频振荡器幅度最小，万用表20V档，差动放大器增益合适位置，直流恒压源输出土 4V档。实验步骤：1、先对差动放大器调零，再将压电式传感器固定在振动盘上，按下自由端可以有一个较大的位移，否则调整振动盘在磁钢上的位置，再按图21接线，相敏检波器参考电压应从低频输出接入，差动放大器的增益旋钮旋到适中，不能

47、调得太大。直流恒压 源打到土 4V档。图212、示波器的两个通道分别接到差动放大器和相敏检波器的输出端。3、观察示波器上显示的波形，适当调节低频振荡器的幅度旋钮，使差动放大器 的输出波形较大且没有明显的失真。4、观察相敏检波器输出波形，解释所看到的现象。调整电位器，使差动放大器 的直流成份减少到零，这可以通过观察相敏检波器输出波形而达到，为什么？5、适当增大差动放大器的增益，使万用表显示值为某一整数值（如1.5V ）。6、将电压放大器与压电传感器之间的屏蔽线换成与原来一根长度不同的屏蔽线， 读出万用表的读数。7、将电压放大器换成电荷放大器，重复实验。注意事项：1、低频振荡器的幅度要适当，以免引

48、起波形失真。2、梁振动时不应发生碰撞，否则将引起波形畸变，不再是正弦波。3、由于梁的相频特性影响，压电式传感器的输出与激励信号一般不为180，故万用表示数会有较大跳动，此时，可以适当改变激励信号频率，使相敏检波输出的 两个半波尽可能平衡，以减少万用表示数跳动。思考：1、相敏检波器输入含有一些直流成份与不含直流成份对万用表的读数是否有影 响，为什么？2、根据实验数据，计算灵敏度的相对变化值，比较电压放大器和电荷放大器受 引线电容的影响程度，并解释原因？3、根据所得数据，结合压电传感器原理和电压、电荷放大器原理，试回答引线 分布电容对电压放大器和电荷放大器性能有什么样的影响？实验二十二差动变面积式

49、电容传感的静态及动态特性实验目的：了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。所需模块及仪器设备：电容式传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、万用表、九孔板接口平 台、直流恒压源、频率振荡器、示波器和传感器实验台一旋钮初始位置：差动放大器增益合适位置。实验步骤：1、先将差动放大器调零；2、再将电容式动片固定在振动盘上，调整好动片与静片的位置，不能相互接触, 按图22接线。图22把电容的增益拧至合适位置，万用表20V档并调节测微头，使输出为零，并记F其刻度值。3、转动测微头，每次0.3mm，记下此时测微头的读数及万用表的读数，直至电容动片与上(或下)静片复盖面积最大为止。X(mm)U(mv)

50、退回测微头至初始位置。并开始以相反方向旋动。同上法，记下X(mm)及U(mv)值。4、计算系统灵敏度 S。S= AU /AX (式中AU为电压变化，AX为相应的梁端位 移变化)，并作出U X关系曲线。X(mm)U(mv)5、卸下测微头，断开万用表，接通激振器，用示波器观察输出波形。#实验二十三扩散硅压阻式压力传感器实验基本原理：扩散硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件，也就是在单晶硅 的基片上用扩散工艺 （或离子注入及溅射工艺 ）制成一定形状的应变元件，当它受到压 力作用时，应变元件的电阻发生变化，从而使输出电压变化。实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。所需

51、模块及仪器设备：九孔板接口平台、直流恒压源、差动放大器、万用表、压阻式传感器和压力表旋钮初始位置：直流恒压源土 4V档，万用表2V档，差放增益合适位置。实验步骤：1、先检查压力表指针是否处于零位，如果没有对准，可以通过工具校准或以某一 个值为基准（如 4kpa）,并记下该值；2、按照图23A接线，注意接线正确，否则易损坏元器件，差动放大器接成同相 反相均可；39压阻式差动敎大骼万用衰图23A3、供压回路如下图所示:图23B4、将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松；5、打开直流恒压源，将差动放大器的增益拧至最大，并适当调节调零旋钮，使万 用表指示尽可能为零，记下此时万用表读数；6、拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，注意不要用力太大，每隔 一个压力差，记下万用表的示数，并将