仪器使用说明

1、传感器实验指导书（第二版）编著 王 宾安徽电子信息职业技术学院2007.7.13实验一 仪器使用 3 实验二 箔式应变片的性能测试一一单臂电桥 7 实验三 箔式应变片的三种电桥比较 9 实验四 箔式应变片温度效应和温度补偿 11 实验五 半导体应变片性能测试 13 实验六 电容式传感器的特性 14 实验七 相敏检波器实验 16 实验八 差动螺线管式电感传感器的位移测量 18 实验九 激励频率对电感传感器的影响 19 实验十 差动变压器的性能 21 实验一 差动变压器的标定 22 实验十二 差动变压器的振动测量 24 实验十三 电涡流传感器的静态标定 25 实验十四 电涡流传感器的振幅测量及其电

2、机转速测试 26 实验十五 压电加速度式传感器 28 实验十六 热电式传感器一一热电偶 29 实验十七 热敏式温度传感器的测温实验 30 实验十八 光纤位移传感器一一位移测量 31 实验十九 光电传感器的应用一一光电转速测试 33 实验二十 霍尔式传感器的直流激励特性 33 实验二一霍尔传感器的应用一一振幅测量和电子称 34WB-16 -实验一仪器的使用一、实验目的1. 了解实验仪上各部分的作用。2. 掌握示波器的使用方法。二、实验仪器设备1. 示波器2. 音频振荡器三、传感器实验仪介绍CSY系列传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。 其特点是集被测体、各种传感器、信号

3、激励、处理电路和显示器于一体，可以组成一 个完整的测试系统。通过实验指导书提供的实验举例，可以完成包括光、磁、电、温 度、位移、振动、转速等内容的测试实验，通过这些实验，实验者可对各种不同的传 感器及测量电路原理和组成有明显的直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发 出新的实验内容。实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。（一）位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副平行式悬臂梁；梁上装有应 变式、热敏、热电式和压电加速度四种传感器。平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和工表示。其中六片为金属箔式片 （BHF-350 ）。横向所贴的两

4、片为温度补偿片， 用符号和 表示。片上标有“ BY ”字样的为半导体式应变片，灵敏系数130。热电式（热电偶）：串接工作的两个铜-康铜热电偶分别装在上、下梁表面，冷端 温度为环境温度。分度表见指导书。热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻，负温度系数，25C时阻值为8 10k Q。压电加速度式：位于悬臂梁右部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。（二）实验工作台右边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。圆盘周围一圈所安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、 电涡流式五种传感器。电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L

5、o绕制而成的空心线圈， 圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围10mm。电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差 动电容，线性范围 3mm。磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度 0.4v/m/s.霍尔式：HZ-1半导体霍尔片置于两个环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围 3mm。电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与框架组成，它和被测体两部分组成测量 系统。被测体在本实验中为金属片。线性范围1mm。光电传感器装于电机侧旁。两副平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由 “激振I”带动，左边平行式悬臂梁由“激振 II”带动。为进行温

6、度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15v直流电源，工作时能获得高于温度30 C左右的升温。以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板上端一排。实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关。两只测微头分别装在左、右两边的支架上。（三）信号及显示部分信号与显示部分位于仪器上部面板，它包括下面几个部分。低频振荡器：130Hz输出连续可调，Vp-p值20V，最大输出电流0.5A , Vi端插 口可提供用作电流放大器。音频振荡器：0.410kHz输出连续可调，Vp-p值20V ,180、0为反相输出， Lv端最大电流输出0.5A。直流稳压电源：土 15V，提供仪器电路工

7、作电源和温度实验时的加热电源，最大 输出电流1.5A。土 2V土 10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出 电流1.5A。一 1数字式电压/频率表：3 -位显示，分2V、20V 2kHz、20kHz四档，灵敏度50mm ,2频率显示 5Hz20kHz。指针式直流毫伏表：测量范围500mv、50mv、5mv三档，精度2.5%。（四）处理电路处理电路位于仪器下部的面板上，它包括下面几个部分。电桥：用于组成应变电桥， 面板上虚线所示电阻为虚设，仅为组桥提供插座。R1、R2、R3为350 Q标准电阻，Wd为直流调节电位器，Wa为交流调节电位器。差动放大器：增益可调比例直流放大器，可接成同

8、相、反相、差动结构，增益1100 倍可调。光电变换器：提供红外发射、接收、稳幅、变换，输出模拟信号电压与频率变换 方波信号。四芯航空插座上装有光电转换装置和两根多模光纤（一根接收，一根发射）组成的光强型光纤传感器。电容变换器：由高频振荡、放大和双T电桥组成。移相器：允许输入电压 20Vp-p,移相范围土 40（随频率有所变化）。相敏检波器：极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5Vp-p,允许最大输入电压20V p-p。电荷放大器：电容反馈电路构成，用于放大压电加速度传感器输出的电荷信号。电压放大器：增益 5倍的高阻放大器。涡流变换器：变频式调幅变换电路， 传感器线圈是三点式振荡电路中的一个元

9、件。温度变换器：根据输入端热敏电阻值及P-N结温度传感器信号变化输出电压信号相应变化的变换电路。低通滤波器：由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率 35Hz。使用本仪器时打开电源开关，检查交、直流信号及显示仪表是否正常。仪器下部 面板左下角处的开关控制处理电路的土15V工作电源，进行实验时请勿关掉。指针式毫伏表工作前对地短路调零，取掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不 影响测试。请用户注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各种传感器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。四、示波器介绍（一）MD252是通用示波器的特点1. 高带宽：DC20MH;2. 高灵敏度

10、：最高达 1mv/div ;3. 6大矩形示波管，观察波形方便；4. 内刻度：消除了观察时的平行误差；5. 交替触发：观察两个频率不同的波形时，两个通道都能稳定触发；6. 电视同步：采用新颖的电视同步分离电路，能稳定地观察电视信号；7. 自动聚焦：聚调电平可自动校正。（二）示波器面板介绍电源和示波管以及校准信号1. 电源开关（POWER电源开关按进去为电源开，恢复是电源断。2. 聚焦控制（FOCUS：当辉度调到适当的亮度后，调节聚焦控制直至扫描线最佳。 虽然聚焦在调节亮度时能自动调整，聚焦有时稍微漂移，应用手调节以便获得最佳聚焦状态。3. 基线旋转控制（TRACE ROTATION：用于调节扫

11、描线和水平刻度线水平。4. 辉度控制（INTENSITY）:这个旋钮用来调节辉度电位器，改变辉度。顺时针旋转，辉度增加。5. 校正0.5V端子（CAL.5V）:输出1kHz和0.5V的校正方波。用于校正探头补偿。垂直偏转系统的控制件1 . CH1输入：此端子用于垂直轴信号输入。当示波器工作于X-Y方式时，输入到此端子的信号变成 X轴信号。2. CH2输入：同CH1,但当示波器工作在 X-Y方式时，输入到此端的信号作为Y 轴信号。3. 输入耦合开关（AC-GND-DC：该开关用于选择输入信号馈至垂直轴放大器的耦 合方式。AC:在此耦合方式时，信号经过一个电容器输入。输入信号的直流成份被隔离，只有

12、交流成份被显示。GND在此方式垂直放大器输入端接地。DC在此耦合方式，输入信号直接馈至垂直放大器输入端而显示，包含直流成份。4. 伏/度选择开关：该开关用于选择垂直偏转因数。置于一个易于观察输入信号幅度的范围。当10 : 1探头连接于示波器时，荧光屏上的读数要乘以10。5. 微调控制：当旋转此旋钮时，可小范围地连续改变垂直偏转灵敏度，当此旋钮以反时针旋转到底时， 其变化范围应大于 2.5倍。此旋钮用于比较波形、同时观察两个通道方波上升时间或者要定量测量波形的大小时。通常将这个旋钮顺时针旋到底校准位置。当旋钮被拉出时，垂直系统的增益扩展 5倍。最高灵敏 度变成1mV/DIV。6. 位移旋钮：此旋

13、钮用于调节垂直方向的位移。顺时针旋转波形上移， 逆时针旋 转波开下移。7. 工作方式选择开关：这个开关用于选择垂直偏转系统的工作方式。CH1:只有加到CH1通道的信号才能被显示。CH2只有加到CH2通道的信号才能被显示。ALT:加到CH1 CH2通道的信号能交替显示在荧光屏上，这个工作方式用于扫描时 间短的两通道观察。CHOP在这个工作方式时，加到CH1 CH2的信号被250KHZ自激振荡电子开关的控制，同时显示在荧光屏上，这个工作方式用于扫描时间长的两通道观察。ADD加到CH1 CH2上信号的代数和在荧光屏上显示。水平控制偏转系统1. TIME/DIV选择开关：扫描时间范围从0.2卩s/DI

14、V到0.2S/DIV 分19个档。2. 扫描微调控制：此旋钮在校准位置时，扫描因数按TIME/DIV读出，当旋钮不在 校准位置时，扫描因数能连续变化。当开关顺时针旋到校准位置时，此进扫描时间由TIME/DIV开关准确读出，反时针旋转到底扫描因数扩大2.5倍多。3. 位移控制旋钮：本旋钮用于水平移动扫描线，在测量波形的时间参数时适用。该旋钮顺时针旋转，扫描线向右移，反时针旋转，扫描线向左移。当旋钮被拉出时，扫描扩展10倍。同步系统1. 触发源选择开关（SOURCE该开关是用于选择扫描触发信号源。内触发（INT）:加到CH1或CH2的信号作为触发源；电源触发（LINE）:取电源频率作为触发源；外触

15、发（EXT）:外触发信号加到外触发输入作为触发源。外触发用于垂直方向上特 殊信号的触发。2. 内触发选择开关（INT TRIG ）:该开关是用于选择扫描的内触发源。CH1:加到CH1的信号作为触发信号；CH2加到CH2的信号作为触发信号；组合方式（VERTMOD）:用于同时观察两个波形， 同步触发信号交替取自 CH1和CH23. 触发电平控制旋钮（LEVEL）:该旋钮通过调节触发电平来确定波形扫描的起始点，亦能控制触发开关的极性。按进是正极性，拉出来是负极性。4. 触发方式选择开关（MODE自动（AUTO：本状态仪器始终显示扫描线。有触发信号，获得正常触发扫描，波形稳定显示。没有触发信号，扫线

16、将自动出现。通常情况下，这种状态是方便的。常态（NORM当触发信号产生，获得触发扫描信号，实现扫描。若没有触发信号或 不同步，应当不出现扫描线。一个非常低的频率信号 （25Hz或更低）用这个方式时， 将影响同步。TV-V :这种状态用于观察电视信号的全场波形。TV-H :这种状态用于观察电视信号的全行波形。（三）示波器的基本使用方法1. 打开电源开关，在没有信号的情况下调出一条水平亮线。2. 校准示波器：将示波器探头接到校准信号源上（ 1KHz , 0.5V的方波信号），调 出方波信号,观察其波形的幅度和周期 （从而可以计算出频率）的大小。3. 测信号，将示波器探头接至被测信号端，注意地线（即

17、黑夹子是地线）要与被测信号共地，信号线（探头或红夹子）接被测信号。通过调垂直和水平扫描旋 钮使波形清晰地显示在示波器的屏幕上。从上面可以读出波形的峰峰值和周期 的大小（注意：在定量测量时，垂直和水平扫描的微调开关要打至校准位置）。4. 峰峰值的大小=波形垂直所占的格数乘以垂直扫描的灵敏度。周期的大小=波形一个周期水平所占的格数乘以时间扫描灵敏度。频率=周期的倒数。5. 要同时观察两个波形的情况时，必须把工作方式选择开关打至ALT或CHOP位置。从上面不仅能测出两个波形的峰峰值和周期的大小，而且也能测两个波形之间 的相位差等。五、实验内容1. 校准示波器，即用示波器测其上面的一个标准信号源的峰峰

18、值和频率的大小。2. 用示波器和频率表调出下表中所要求的音频振荡器输出幅值和频率的大小。音频振荡器输出示波器各旋钮的位置情况以及计算结果电压/频率 表所测结果f (KHz)Vop-p(V)V/DIV位置直数 垂格峰峰值T/DIV位置水平 格数周 期计算的频率22541083.利用两个通道同时观察音频振荡器0。和180输出的 的波形情况，要求会调出波形，能从中读出幅值、频率和相位关系。实验二箔式应变片性能测试单臂电桥一、实验目的1 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；2 熟悉电路的工作原理；3 测试应变梁变形的应变输出。二、实验原理本实验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

19、用的测力元件。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（本实验中的悬臂梁）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，其电阻变化率 为厶R/R;当二个应变片组成差动状态工作时，则电阻变化率为2 R/R;用四个应变片组成二个差动对工作，且有R仁R2=R3=R4=R其电阻变化率为 4 R/R

20、。由此可见，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件1 直流稳压电源（土 4V档）2 电桥3 差动放大器4 箔式应变片5 测微头6 电压表7 导线若干四、实验电路五、验步骤及内容1 差动放大器调零开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋差动放大器的增益调节 电位器到底），“ +、- ”输入端用实验线对地短路，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（可先把电压/频率表的档位开关置于 20V档，调到零后再调到2V档，再调零，这样灵敏度比较高些），然后拔掉实验线。调零后“调 零”电位器位置不要变化。2 按实验电路图将实验各部件用实验线连接成测试桥路

21、。桥路中R2 R3、R4和W为电桥中的固定电路 R和直流调平衡电位器，R1为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片，但注意的是：应选箔式应变片）。直流激励电源为土 4V。3 将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。4 确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥的直流调节电位器 W,使测试系统输出为零。（使电桥平衡）5 旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下方向的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下各移动 7.5mm,测微头每移动1.5mm记录一个输出电压值， 并填在下表中。（注：测微头每旋一圈是0.5mm。逆时针向上运动，顺时针向下运动。）6 根据表中所

22、测数据计算单臂电桥的灵敏度S, S/=A V/ X,并在坐标图上做出V-X关系曲线。位移X（ mm01.53.04.56.07.5向上位移时输出 V （V）0向下位移时输出 V （V）0六、注意事项1 实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。2 接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也要 轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3 稳压电源不要对地短路，也不能加大电源。4 向上移动测微头 7.5mm后再回到原点时，若系统输出不为零，需重新调零后再 向下移动。实验三箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的

23、1熟练连接电路；2掌握三种电路的工作原理及输入与输出之间的关系；3比较三种电桥的输出。二、实验原理说明实际使用的应变电桥的性能和原理。其工作原理与单臂电桥的基本原理是一样的。应变片是最常用的测力元件。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（本实验中的悬臂梁） 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（电桥），转换成电信号输出显示。1/4 U ，电压灵敏度已知单臂、半桥和全桥电路的电阻相对变化率分别为 R/R2A R/R、4A 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是Kv=V/ &于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏

24、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阻的大小无关。三、实验所需部件1 直流稳压电源（土 4V）2 电桥3 差动放大器4 箔式应变片5 测微头6 电压表四、实验电路五、实验步骤及内容（一）双臂半桥的性能测试1 差放“调零”开启仪器电源，差放增益调至100倍（顺时针方向旋到底），“+，-”输入端用实验线对地短路。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，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要再变化。2 根据图（1）连接电路，接成双臂半桥的测试系统。其中，半桥中的R1、R2为应变片，且受力方向不一样。3 装上测微头，调应变

25、梁处于基本平衡状态。4 加上电源，调Wd使系统输出为零。5 旋动测微头带动悬臂梁分别向上和向下运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下移动各7.5mm,测微头每移动 1.5mm （即旋动两圈）记录一下差动放大器输出电压值，记在表中。（二）全桥的性能测试1 差放调零方法同（一）中的1,不再赘述。2 根据图（2）连接电路，注意 R1、R2、R3、R4的受力方向。3 系统调零（即电桥调零）方法同（一）中的 4。4 旋动测微头使悬臂梁向上和向下运动各7.5mm，并记录差动放大器的输出结果，填入表中。位移X ( mm)01.53.04.56.07.5半 桥向上位移的输出V（V）0向下位移的输出V（V）

26、0全 桥向上位移的输出V（V）0向下位移的输出V（V）0根据表中测试的结果， 求出双臂半桥和全桥的灵敏度，并与单臂电桥的灵敏度进行比较。并在同一坐标中画出三种电桥的V-X的曲线图。六、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而损坏。3 由于进行位移测量时测微头要从零旋到正的最大值，又回复到零，再 旋到负的最大值，因此容易造成零点偏移，必须进行系统调零，在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，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。实验四箔式应变片温度效应和温度补偿-、实验目的1 说明温度变化对

27、测试系统的影响。2 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，所以掌握实际电路中温度补偿的方法。二、实验原理温度变化引起应变片阻值发生变化的原因有二：其一，由于电阻丝温度系数 的存在，当温度变化是时，应变片自身的标称阻值发生变化。其二，当试件与电阻 的材料的线膨胀系数不同时，温度改变将引起附加变形，使其产生附加电阻。由此 引起测试系统输出电压发生变化。用补偿片法是应变片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是补偿片，R仁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，桥梁如果原来是平衡的，则温度变化后R1 R4=R2-

28、 R3,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。三、实验所需部件1 直流稳压电源（土 4V）2 电桥3 差动放大器4 电压表5 测微头6 加热器7 半导体点温计四、实验电路五、实验步骤及内容（一）箔式应变片温度效应的测试1 与前面实验一样，首先进行差放调零，然后按图（1 ）连接电路，正确无误后方可开启电源，调整系统输出为零。2 记录加热前测试系统感受的温度，可用半导体点温计可插入二片应变 梁之间的加热器当中来测量。3 开启“加热”电源，观察测试系统输出电压随温度计升高而发生的变化。待电压读数基本稳定后记下电压值。4 求出温

29、度漂移值 V/ T。（二）应变电路的温度补偿1 按图（2）接好线路，图中 R1和R2分别是箔式应变片的工作片和补 偿片。（注意这两个的受力方向要一致 ）2 重复上面（一）中的 14步，求出接入补偿片后系统的温度漂移， 并与（一）的结果进行比较。六、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18接线端分别是：1上梁半导体应变片；2 下梁半导体应变片；3上梁箔式应变工作片；4 下梁箔式应变工作片；5上梁箔式应变工作片；6下梁箔式应变工作片；7 上梁温度补偿片；8 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。连线时要注意。实验五半导体应变片性能的测试、实验目的1 说明半导体

30、应变片的灵敏度和温度效应。2 通过实际运用的半导体半桥电路，与半导体单臂电桥进行性能比较。二、实验原理由于材料dRd；?dl小 dr2 -二RPlrRAP.：l.：r2 -RPlrAP_ P竺dk(12TRr P/;对于箔式应变片,箔 1+2卩主要是由形变引起的。对于半导体应变片,二，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，但受温度影响大。三、实验所需部件1 直流稳压电源（土 2）2 电桥3 差动放大器4 半导体应变片5 测微头6 电压表7 半导体点温计8 加热器四、实验电路图（1）五、实验步骤及内容（一）半导体应变片性能的测试1

31、 同前面一样，首先进行差动放大器调零。2 按图（1）连接电路，其中 R1是半导体应变片，另一臂电阻是电桥上固定 电阻。开启电源后预热数分钟。3 按单臂电桥实验步骤调整悬臂梁位置，调整系统输出，用测微头进行位移， 记录V , X数据，作出V-X曲线，求出灵敏度。位移X (mm)012345向上位移时输出 V （V）0向下位移时输出 V （V）04 重新调整测试系统输出为零。用点温计记录加温前的工作温度T。5 打开“加热”，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/ To（二）半导体应变片直流半桥的测试1 按图（2）接线，电桥中 R1和R2为半导体应变片。2 按

32、上面（一）的方法测出V , X值，画出V-X曲线，求出灵敏度，测出温度变化时的温漂。并与上面进行比较。位移X (mm)012345向上位移输出V （V）0向下位移输出V （V）0六、注意事项该实验中直流激励只能用土2V，以免引起半导体自热而损坏。实验六电容式传感器的特性、实验目的1掌握电容传感器的工作原理和测量方法;2 了解电容变换器的作用；3 了解电容传感器的实际应用。、实验原理电容式传感器有多种形式，本仪器中是差动变面积式。传感器由两组定片和一组 动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积 发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。经过电容变换器，将电容

33、的 变化转化为相应的电压变化。如将上层定片与动片形成的电容定为Cxi，下层定片与动片形成的电容定为 Cx2，当将Cxi和Cx2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。三、实验所需部件1 电容传感器2 电容变换器3 差动放大器4 低通滤波器5 低频振荡器6 测微头四、实验电路电容变换器+4V_3E-4V*4WD五、实验步骤及内容1 按图接线，调节电容变换器和差动放大器的增益使之适中。2 装上测微头，带动振动台位移，使电容动片位于两静片中，然后调节WD使电压表读数为零。（注：动片与静片不能相互碰擦）3 以此为起点，分别向上和向下位移测微头，使动片在静片中的位

34、置变化，每 次0.5mm，直至动片与一组静片全部重合为止。记录数据，并作出 V-X曲线, 求得灵敏度。X （ mm）V 上（V）V 下（V）4 低频振荡器输出接“激振 I”端，移开测微头，适当调节频率和振幅，使差放 输出波形较大但不失真，用示波器观察波形。五、注意事项1电容动片与两定片之间的片间距离须相等，必要时可稍做调整。位移和振动时均不可有擦片现象，否则会造成输出信号突变。2如果差动放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波，请将电容变换器增益进一步减小。实验七相敏检波器实验一、实验目的1. 了解相敏检波器面板上各个端口的作用；2. 通过实验来了解相敏检波器的功能。二、实验仪器设备1. 音频振

35、荡器2. 直流稳压电源3. 双踪示波器4. 电压/频率表三、实验器材1. 相敏检波器2. 移相器3. 低通滤波器四、实验步骤和内容1. 了解相敏检波器在实验仪面板上的符号。每个脚的功能如下： 是输入端 是交流参考信号输入端 是输出端 地 直流参考信号输入端 观察口 观察口2. 直流参考输入时的实验(1) 根据下图的电路连线，将音频振荡器的Lv端接至相敏检波器的输入端，把直流稳压电源+2V输出接至相敏检波器的直流参考输入端，把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入和输出组成一个测量电路。(2) 调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压 峰峰值为4V，频率为5KHz

36、。观察相敏检波器输入和输出的相位和幅值关系。(3) 改变参考电压的极性(除去直流稳压电源+2V输出端与相敏检波器参考输入端 的连线，把直流稳压电源的-2V输出接至相敏检波器的参考输入端，观察输入和输出 波形的相位和幅值关系。（4）由此可得出结论：当参考电压为正时，输入和输出（）相，此时电路的放大倍数为（数为（）倍。当参考电压为负时，输入和输出（）相，此时电路的放大倍）倍。3 参考信号与输入信号同相的实验（1）关闭电源，根据下图电路重新连线，将音频振荡器的信号从Lv （或0）输出端输出至相敏检波器的输入端，将从Lv （或0 ）输出端接至相敏检波器参考输入端，把示波器的两根输入线分别连接至相敏检波

37、器的输入和，将相敏检波器输出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电压 /频率表的电压表（20V档）连接起来，组成一个测量线路。根据示波器的显示对应画出输入和输出波形。WB-34 -（2 ）开启电源，根据下表调整音频振荡器的输出幅度（用示波器监测），同时记录电压表的读数，填入下表。Vip-p (V)0.5124816Vo (V)（3 ）根据上面的实验，说明此时电路的功能。4 参考信号与输入信号反相的实验（1）关闭电源，根据下图的电路重新接线，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，将从180输出端接至相敏检波器参考输入端，把示波器的两根输入线分别连接至相敏检波

38、器的输入和，将相敏检波器输出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电压/频率表的电压表（20V档）连接起来，组成一个测量线路。根据示波器的显示结果，对应画出输入和输出波形。(2)开启电源，根据下表中的要求调整音频振荡器的输出幅度(用示波器监测)，同时记录电压表的读数，填入下表。Vip-p （ V）0.5124816Vo( V)(3)根据上面测试结果，说明此电路的功能。实验八差动螺线管式电感传感器的位移测量、实验目的1 了解电路中各个部件的作用；2 了解电路的工作原理及电感传感器在实际中的应用。1、实验原理它是建立在自感的基础上的。利用差动变压器的两个次级线圈和电桥上的两个固定

39、电阻组成电桥的四臂。衔铁和线圈的相对位置变化引起螺线管电感值的变化。次级二个线圈必须呈差动状态连接，当衔铁移动时将使一个线圈电感增加，另一个线圈的电感减小。 然后经过测量电路把电感的变化转化为电压的 变化。三、实验所需部件1 差动变压器2 音频振荡器3 电桥4 差动放大器5 移相器6 相敏检波器7 低通滤波器8 电压表9 测微头四、实验电路四、实验步骤及内容1 差动变压器二个次级线圈组成差动状态，按图接线，音频振荡器Lv端做为恒流源供电，2 调节音频振荡器的频率为5KHz （可用电压/频率表20KHZ档来监测），调其增益使输出电压的峰-峰值为2V （可用示波器监测），差放增益适度。 差动变压器

40、的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成电桥的四臂，电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。3 旋动测微头使衔铁位于螺线管的中间位置，然后分别调移相器的移相旋钮、WD和WA三者相互配合调节，使系统输出为零。这时分别上下调 节测微头相等的位移，观察输出是否对称（大小差不多，极性相反）。若不是，则反复调节移相器的移相旋钮、WD和WA以及衔铁位置，直到上下基本对称为止。实验九、实验目的激励频率对电感传感器的影响4 在上面调试好的基础上，调节测微头上、下各3mm，每0.5mm记录一下电压输出。填在下表中。位移X （ mm）00.51.01.52.02.53.0向上位移输出Vo（V）0向下位移输出Vo（

41、V）05 做出V-X曲线，求出灵敏度。说明在不同的激励频率影响下差动螺管式电感传感器的不同特性。、实验所需部件1 差动变压器2 电桥3 音频振荡器4 差动放大器5 双踪示波器6 测微头三、实验电路四、实验步骤及内容1 按图连接线路，音频振荡器5KHz，幅度居中，差动放大器增益 100倍。2 装上测微头，调整衔铁处于线圈中间位置，调节电桥使系统输出为最小。3 旋动测微头，移动衔铁，每隔1mm从示波器上读出 Vp-p值，填入表中。X （ mm）Vp-p （ V）4 改变音频振荡器频率，并重新调好位置，重复上面23步骤，将结果填入F表。X（ mm） Vp-p（v） f（ Hz）10002000400

42、06000800010k5 根据所测数据在同一坐标上做出V-X曲线，计算灵敏度，并做出灵敏度与频率的关系曲线。由此可以看出，差动螺管式电感传感器的灵敏度与频率特性密切相关，在某一个特定频率时，传感器最为灵敏，在其两边，灵敏度都有所下降，故测试系统 中应选用这个激励频率。实验十差动变压器的性能一、实验目的了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。二、实验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。初组线圈作为差 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

43、基础上，其原理及输出特性见图（1）所示。三、实验所需部件1 差动变压器2 音频振荡器3 测微头4 示波器四、实验电路图（2）五、实验步骤及内容Lv端输出，双1 按图（2）连接电路，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器 踪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 4KHz，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X(mm)电压(V)5 仔细调节测微头使次

44、级线圈的输出波形为最小，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n /2,是基频分量。6 根据表格所测结果，画出Vop-pX曲线，指出线性工作范围。六、注意事项示波器第二通道为悬浮工作状态。实验一差动变压器的标定、实验目的1 说明差动变压器测试系统的组成和标定方法。2 了解差动变压器的实际应用。二、实验所需部件1 差动变压器2 音频振荡器3 电桥4 差动放大器5 移相器6 相敏检波器7 低通滤波器8 电压表9 测微头三、实验电路四、实验步骤及内容1按图（1）接线，差动放大器增益适度，音频振荡器Lv端输出频率为5KHz ,Vp-p值为2V。（频率用电压频率表 2KHz档来监测，Vp-

45、p用示波器来监测。） 2调节测微头带动衔铁使其在线圈中间位置（大约在67mm左右），调节移相器的移相旋钮和 Wd、Wa电位器，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， 用电压表观察系统输出是否正负对称。如不对称则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，带动衔铁向上位移3 mm，向下位移3 mm，每旋两周为0.5mm , 记录电压值并填入表格。位移X (mm)00.51.01.52.02.53.0向上位移输出V （V）0向下位移输出V （V）0五、注意事项1 系统标定需调节电桥、移相器、衔铁三者位置，需反复调节才能做到系统 输出为零并正负

46、对称。2 仪器中两副悬臂梁的固有频率因尺寸不同而不同。3 衔铁位置可松开支架上小螺丝稍做上、下调节。实验十二差动变压器的振动测量一、实验目的了解差变压器的工作原理和实际应用。二、实验原理差动变压器的工作原理是建立在互感的基础上，当外面非电量变化，引起衔铁在螺线管中的位置发生变化，导致初级线圈和两个次级线圈的互感系数发生变化，从 而使两次级线圈上感应的电压发生变化。又因为两次级线圈是反向串接的，输出电 压是两个次级所感应的电压之差。三、实验所需部件1 差动变压器2 音频振荡器3 电桥4 差动放大器5 移相器6 相敏检波器7 低通滤波器8 电压表9 示波器10激振I四、实验电路五、实验步骤及内容1

47、按图连线，调节音频振荡器的频率为5KHz （用电压/频率表20K档监测），调其幅值为Vop-p=2V （用示波器测量）。2移开测微头，使振动圆盘处于自由状态。然后调节差动放大器增益适中。3将低频振荡器接入“激振 I”用电压/频率表的2KHz档来监测低频振荡器 的频率。4调节低频振荡器的增益和频率，使振动圆盘振动尽量最大，但不能过大。（这时可以用示波器观察差放输出的调幅波情况，来适当调节差放的增益，使输出电压的波形不失真。）4维持低频振荡器输出幅度不变，用示波器观察低通滤波器的输出，电压/频率表2KHz档接低频振荡器的输出来监测频率。改变振荡频率从8Hz到26Hz，读出Vop-p值，填入下表：f

48、 (Hz)8101214161820222426Vop-p4根据实验结果做出振动台的振幅-频率特性曲线，指出振动圆台的自振频率。六、注意事项1 仪器中两副悬臂梁的固有频率因尺寸不同而不同。2 衔铁位置可以松开支架上的小螺丝稍做上、下调节。实验十二电涡流式传感器的静态标定一、实验目的了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。二、实验原理电涡流传感器由平面线圈和框架组成，它和被测体两部分组成测试系统。当 线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小 影响线圈的阻抗 Z,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导频率、厚度、温度 以及与线圈的距离 X有关，当平面线圈、被测体（涡流片）

49、、激励源已确定，并 保持环境温度不变，阻抗 Z只与X距离有关，将阻抗变化经涡流变换器变换成 电压V输出，则输出电压是距离 X的单值函数。三、所需部件1 电涡流传感器2 金属涡流片3 电涡流变换器4 测微头5 示波器6 电压表四、实验电路五、实验步骤及内容1 安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。涡流变换器输出端接电压表20V档。差放增益适中。2 开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出 端有一电压值输出。用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高 频波形，信号频率约为 1MHz。3 用测微头带动振动平台使

50、平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零，涡流变换器中的振荡电路停振。然后调节WD使电压表的读数为零。4 旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，电压表开始有读数，每位移0.5mm记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。将对应的输出电 压V的读数填入下表，作出 V-X曲线，求出灵敏度。X（ mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0V (v)五、注意事项当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时，接入示波器会影响线圈的 阻抗，使变换器的输出电压减小。或是使传感器在初始状态有一死区。实验十四 电涡流传感器的振幅测量及其电机转速测试、实验目的1 通过实验

51、掌握用电涡传感器测量振幅和电机转速的原理和方法。2 了解电涡流式传感器的实际应用。1、实验所需部件1 电涡流传感器2 涡流变换器3 直流稳压电源（土 4V）4 电桥5 差动放大器6 示波器7 激振器8 低频振荡器9 测速电机及转盘10 电压/频率表三、实验原理1电涡流传感器振动测量的原理：由于振动，使平面线圈与被测体的相对距离发生周期性的变化，引起被测体上的涡流量发生周期性的变化，导致线圈的阻抗发生周期性的变化，经过涡流变换器使之转换成周期性的电压变 化。2电涡流传感器测量电机转速的原理：由于电机作周期性的转动， 使平面线圈与电机转盘的相对位置发生周期性的变化，引起电机转盘上产生的涡流量发生周期性的变化，导致线圈的阻抗发生周期性的变化，经过涡流变换器使之转化为周期性的电压变化。我们只要测出周期性电压变化信号的频率，就可以知道电机的转速。 其转速大小等于输出信号的频率除以电机转 盘的个数（单位是转/秒）。四、实验电路五、实验步骤及内容（一） 振幅测量1按图接线，将平面线圈安装在电涡流片的上方的最佳位置，使之组成一个测试系统。差动放大器在这里仅作为一个电平移动电路，增益置最小（1 倍）。2接通激振器I，调节低频振荡器频率，使其在 1426