0910传感器实验教案Word格式文档下载.docx
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将插头逆时针方向旋转30度左右即可拔出。
注意拔出连线时千万不能直接拉导线,要拿住连线头部拨起,以免拉断实验连线。
(4)根据图1接线。
R1、B2、R3为电桥单元的固定电阻;
Rx=R4为应变片。
将稳压电源的切换开关置±
4v档,V/F表置20V档。
调节测微头脱离双平行梁。
开启主、副电源,调节电.桥平衡网络中的P,D(W1),使V/F显示为零,然后将V/F表置2V档,再慢慢调电桥RD(W1),使V/F表显示为零。
(5)将测微头转动到10mm刻度附近,按装到双平行梁的右端即自由端(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V/F表显示值最小,再旋动测微头,使V/F表显示为零(细调零),这时的测微头刻度为零位的相应刻度。
(6)往下或往上旋动测微头,使粱的自由端产生位移记下V/F表显示的值。
每旋动测微头一周即△x=0.5mm衄记一个数值填入下表:
(7)据所得结果计算灵敏度△s=△v/△x(式中△x为梁的自由端位移变化,△v为V/F表显示的电压值的相应变化)。
(8)实验完毕,关闭主、副电源,所有旋钮转到初始位置。
注意事项:
(1)电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在,仅作为一标记,让学生连线时组成电桥容易。
(2)做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小,以减小其对直流电桥的影响。
问题:
(1)本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求?
(2)根据所给的差动放大器电路原理图2,分析其工作原理,说明它既能作差动放大,又可作同相或反相放大器。
实验二移相器实验
了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况
移相器、音频振荡器、双线(双踪)示波器。
(1)了解移相器在实验仪所在位置及电路原理(见图8)。
(2)将音频振荡器的信号引入移相器的输人端(音频信号从0度、180度插口输出均可),开启主、副电源。
(3)将示波器的两根输入线分别接到移相的输入端输出端,调整示波器,观察示波器的波形。
(4)旋动移相器上的电位器,观察两个波形间相位的变化。
(5)改变音频振荡器的频率,观察不同频率时的最大移相范围。
(2)如果将双线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?
实验三相敏检波器实验
了解相敏检波器的原理和工作情况
所需单元和部件:
相敏检波器、移相器、音频振荡器、双线示波器(自备)、直流稳压电源、低通滤波器、v/F表。
有关旋钮的初始位置:
F/V表置20K档。
音频振荡器频率为4KHZ,幅度置最小(逆时针到底),直流稳压电源输出置于±
2v档,主、副电源关闭。
(1)了解相敏检波器和低通滤波器在实验仪面板上的位置、符号。
(2)按图i0电路接线,将音频振荡器的信号0。
输出端接至相敏检波器的输入端l,把直流稳压电源+2V输出接至相敏检波器的参考输入端5,把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端1,和输出端3组成一个测量线路。
(3)调整好示波器,开启主、副电源,调整音频振荡器的幅度旋钮。
示波器输出电压为峰峰值4v。
观察输入和输出波的相位和幅值关系。
(4)改变参考电压的极性(把直流稳压电源十2V输出端的连线换接到2V输出端.观察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,此电蹯的放大倍数为倍。
(5)关闭主、副电源,根据图11电路重新接线,将音频振荡器的信号从0度输出端输出至相敏检波器的输入端1和相敏检波器的参考输入端2,把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入1和输出端3,将相敏检波器输出端3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直流电压表连接起来,组成—个测量线路。
(此时V/F表置于20V档)。
(6)开启主、副电源,调整音频振荡器的输出幅度,同时记录电压表的读数,填入下表一
单位:
v
Vip-p(v)
0.5
1
2
4
8
16
20
Vov(v)
(7)关闭主、副电源,根据图11的电路接线,将音频振荡器0度输出端的信号接至相敏检波器的输入端1,将180度输出端的信号接至移相器的输入端,从移相器输出端接至相敏检波器的参考输入端2,把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端l和输出端3,将相敏检波器输出端3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V/F表连接起来,组成一测量线路。
(8)开启主、副电源,转动移相器上的移相电位器,观察示波的显示波形及电压表的读数,使得输出最大。
(9)调整音频振荡器的输出幅度,同时记录电压表的读数,填入下表。
思考:
(1)根据实验结果,可以知道相敏检波器的作用是什么?
移相器在实验线路中的作用是什么?
(即参考端输入波形相位的作用)
(2)在完成第五步骤后,将示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输人端1和附加观察端6和7,(图13)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,电压表的读数是什么极性的最大值。
实验四差动变压器(互感式)的性能
了解差动变压器原理及工作情况。
音频振荡器、测微头、双线示波器、差动变压器、振动平台。
有关旋钮初始位置:
音频振荡器调至4KHz左右,双线示波器第一通道灵敏度500mv/div,第二通道灵敏度10mv/div,触旋选择打到第一通道,主、副电源关闭。
(1)根据图14接线,将差动变压器(2组L0的同名端相连)、音频振荡器(必须在LV端接出)、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,调整音频振荡器幅度旋钮,使音频LV信号输入到Li的电压VPP为2V。
(2)转动测微头使测微头与振动平台吸合。
再向上转动测微头5mm,使振动平台往上位移。
(3)往下旋动测微头,使振动平台产生位移。
每位移0.2衄,用示波器读出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S。
S=AV/AX(Aq~AV为电压变化·
△x为相应振动平台的位移变化),作出V-X关系曲线。
X(mm)
5mm
4.8mm
4.6mm
…
0.2mm
0mm
-0.2mm
-4.8mm
-5mm
Vo(p-p)
(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?
所以什么原因造成?
(1)差动变压器与示波器的连线应尽量短些,以免引入干扰。
(2)差动变压器的两次次级线圈必须接成差动形式(即同名端相连,这可通过信号相位有否变化来判别)。
实验六霍尔式传感器的静态位移特性——直流激励
了解霍尔式传感器的原理与特性。
霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V/F表、直流稳压电源、测微头、振动平台。
差动放大器增益旋钮打到最小,电压表置20V档,直流稳压电源置2V档,主、副电源关闭。
(1)了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置,熟悉实验面板上霍尔片的符号。
霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上,两个半圆永久磁钢周定在实验仪的顶板上,二者组合成霍尔传感器。
(2)开启主、副电源将差动放大器调零后,增益置最小,关闭主电源,根据图22接线,W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
(3)装好测微头,调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
(4)开启主、副电源,调整w1使电压表指示为零。
(5)上下旋动测微头,记下电压表的读数,建议每0.2mm读一个数,将读数填入下表:
V(v)
作出V—X曲线指出线性范围,求出灵敏度,关闭主、副电源a
可见,本实验测出的实际上是磁场情况,它的线性越好,位移测量的线性度也越好,它的变化越陡,位移测量的灵敏度也就越大。
(6)实验完毕关闭主、副电源,各旋钮置初始位置。
(1)所以磁路系统的气隙较大,应使霍尔片尽量靠近极靴,以提高灵敏度a
(2)一旦调整好后,测量过程中不能移动磁路系统。
(3)激励电压不能过大,以免损坏霍尔片。
(±
4V就有可能损坏霍尔片)
实验七光纤位移传感器的动态实验一
了解光纤位移传感器的动态应用。
主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器。
(1)了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号;
(2)在实验(三十一)中的电路中接人低通滤波器和示波器,如图32接线。
(3)将侧微头与振动台面脱离,测微头远离振动台。
将光纤探头与振动台反射纸的距离
调整在光纤传感器工作点即线性段中点上(利用静态特性实验中得到的特性曲线,选择线性中点的距离为工作点,目测振动台上的反射纸与光纤探头端面之间的相对距离即线性IXAX的中点)。
(4)将低频振荡信号接入振动台的激振线圈II上,开启主、副电源,调节低频振荡器的频率与幅度旋钮,使振动台振动且振动幅度适中:
(5)保持低频振荡器输出的Vp_D幅值不变,改变低频振荡器的频率(用示波器观察低频
振荡器输出的Vp_p值为一定值,在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮使Vp-p相同),将频率和示波器上所测的峰峰值(此时的峰峰值Vp-p是指经低通后的Vp-p)填入下表,并作出幅频特性图:
幅度(Vp-p)
频率(Hz)
(6)关闭主、副电源,把所有旋钮复原到原始最小位置。
实验八电机转速测量与控制
了解光纤位移传感器的测速运用。
电机控制、差动放大器、小电机、V/F表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器。
(1)了解电机控制机在振动台的左边。
(2)按图33接线,源。
小电机(小在实验仪上所在的位置,小电将差动放大器的增益置最大,V/F表的切换开关置2V,开启主、副电源。
(3)将光纤探头移至电机上方对准电机上的圆型反光面,调节光纤传感器的高度,使V/F表显示最大·
再用手稍微转动电机,让反光面避开光纤探头。
调节差动放大器的调零旋钮,使V/F表显示接近零。
(4)将直流稳压电源置士IOV档,在电机控制单元的v+处接/~+lOV电压,调节转速
旋钮使电机运转
(5)V/F表置2K档显示频率,用示波器观察V/F表。
输出端的转速脉冲信号。
(Vp-p=4V):
(6)根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。
(7)实验完毕关闭主、副电源,拆除接线,把所有旋钮复原。
注:
如示波器上观察不到脉冲波形而实验
(二)又正常,请调整探头与电机间的距离,同时检查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适(建议使用不带衰减的探头)。
实验五热敏电阻测温演示实验
热敏电阻特性:
热敏电阻的温度系数有正有负,因此分成两类:
PTC热敏电阻(正温度系数)与NTC热敏电阻(负温度系数)。
一般NTC热敏电阻测量范围较宽,主要用于温度测量;
而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄,一般用于恒温加热控制或温度开关.也用于彩电中作自动消磁元件。
有些功率PTC也作为发热元件用。
PTC缓变型热敏电阻可用作温度补偿或作温度测量。
一般的NTC热敏电阻钡媪范围为:
一50℃~+300℃。
热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜,并且本身阻值大,不需考虑引线长度带来的误差,适用于远距离传输等优点。
但热敏电阻也有:
非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。
一般只适用于低精度的温度测量。
了解NTC热敏电阻现象。
所需单元厦部件:
加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、一15V稳压电源、v/F表、主副电源。
(1)了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号,它是一个黑色或棕色元件,封装在双平行振动梁上片梁的表面。
(2)将V/F表切换开关置2V档.直流稳压电源切换开关置±
|2v。
按图35接线,开启主、副电源,调整W1电位器,使V/F表指示为1V左右。
这时为室温时的Vi。
(3)将-15V电源接入加热器,观察电压表的读数变化,电压表的输入电压:
(4)由此可见t当温度时。
RT阻值,Vi。
思考题:
如果你手上有这样一个热敏电阻,想把它作为一个0~50℃的温度测量电路,你认为该怎样来实现?