机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书dgnm.docx

测试技术实验指导书 第39页 共39页机械工程程测试技技术实验验指导书书传感感器与检测技技术罗烈雷编编机械工程程系机械工程程测试技技术实验验指导书书传感感器与检测技技术一、测试试技术实实验的地地位和作作用 传感器器与检测技技术课课程，在在高等理理工科院院校机械械类各专专业的教教学计划划中，是是一门重重要的专专业基础础课，而而实验课课是完成成本课程程教学的的重要环环节。其其主要任任务是通通过实验验巩固和和消化课课堂所讲讲授理论论内容的的理解，掌掌握常用用传感器器的工作作原理和和使用方方法，提提高学生生的动手手能力和和学习兴兴趣。其其目的是是使学生生掌握非非电量检检测的基基本方法法和选用用传感器器的原则则，培养养学生独独立处理理问题和和解决问问题的能能力。 二、应达达到的实实验能力力标准 1、通过过 应变变式传感感器实验验 ，掌掌握理论论课上所所讲授的的应变片片的工作作原理，并并验证单单臂、半半桥、全全桥的性性能及相相互之间间关系。 2、通过过差动变变压器静静态位移移性能测测试和差差动变压压器零点点残余电电压的补补偿电路路设计，掌掌握理论论课上所所讲授的的差动变变压器的的工作原原理和零零点残余余电压的的补偿措措施。 3、通过过电涡流流式传感感器的静静态标定定和被测测体材料料对电涡涡流式传传感器特特性的影影响实验验，掌握握理论课课上所讲讲授的电电涡流式式传感器器的原理理及工作作性能，验验证不同同性质被被测体材材料对电电涡流式式传感器器性能的的影响。 4、通过过差动面面积式电电容传感感器的静静态及动动态特性性测试，了了解差动动面积式式电容传传感器的的工作原原理及其其特性。 5、通过过磁电感感应式传传感器的的性能和和霍尔式式传感器器直流静静态位移移特性的的测试方方法，掌掌握磁电电感应式式传感器器的工作作原理及及其性能能和霍尔尔式传感感器的工工作原理理及其特特能。 6、通过过压电式式传感器器的动态态响应和和引线电电容对电电压放大大器与电电荷放大大器的影影响实验验，掌握握压电式式传感器器的原理理、结构构及应用用和验证证引线电电容对电电压放大大器的影影响，了了解电荷荷放大器器的原理理和使用用方法。 7、通过过光敏三三极管和和光敏电电阻的性性能测试试，掌握握光电传传感器的的原理与与应用方方法。 8、热电电偶和热热敏电阻阻的性能能测试的的方法，掌掌握热电电偶的原原理和 NTCC 热敏敏电阻的的工作原原理和使使用方法法，并对对传感器器灵敏度度线性度度进行分分析。 9、通过过差动放放大器和和低通滤滤波器设设计和测测试，掌掌握差动动放大器器和滤波波器的设设计方法法和性能能测试方方法。 10、通通过集成成温度传传感器 AD5590 和 DDS18820 设计，掌掌握输出出电流型型和新型型单总线线数字温温度传感感器的工工作特性性和使用用方法。 三、学时时、教学学文件及及教学形形式 学时：本本课程总总学时为为 48 学学时，其其中实验验为 88 学时时，占总总学时的的 177% 。 教学文件件：测测试技术实实验指导导书，实实验报告告学生自自拟。 教学形式式：本课课程实验验为验证证性实验验。学生生实验前前预习实实验指导导书，并并写出预预习报告告。指导导教师概概述实验验基本原原理和方方法及仪仪器使用用方法等等，并作作针对性性指导，具具体实验验步骤及及测量数数据处理理由学生生自行完完成。 四、实验验成绩评评定 根据学生生所组成成的系统统难易程程度、数数据图形形的正确确性、学学习态度度、实验验技能、实实验报告告等综合合评分。实实验成绩绩占本课课程总成成绩 115% ，对缺缺实验成成绩者本课程程不予通通过。 五、主主要实验验仪器设设备双踪示波波器、万万用表、传传感器综综合实验验仪等。六、实验验基本要要求熟练掌握握实验的的基本技技能，学学会正确确使用仪仪器仪表表，能独独立設计计检测电电路、联联接线路路并完成成实验，能能分析并并排除实实验过程程中的一一般故障障。实验验后要正正确处理理原始数数据并完完成实验验报告。七、实验验项目开开设序号实验名称称内 容 提 要要实验要求求实验时数数实验类型型每组人数数所 在 实验室室名 称备注1金属箔式式应变片片：单臂臂.半桥桥.全桥桥比较实实验验证单臂臂.半桥桥.全桥桥的性能能必开2验证2测试技术术实验室室2电涡流式式传感器器的静态态标定了解电涡涡流式传传感器的的原理及及工作性性能（静静态特性性）必开2验证23交流电桥桥的应用用振动的的测量了解交流流激励电电桥的应应用必开2验证24霍尔传感感器的应应用了解霍尔尔传感器器在振动动测量中中的应用用必开2验证2注：可按按“实验目录录”所列的的实验项项目利用用课余时时间选做做其它实实验。实 验验 目目 录录实验一 金金属箔式式应变片片单臂臂电桥性性能实验验实验二 金金属箔式式应变片片半桥桥性能实实验实验三 金金属箔式式应变片片全桥桥性能实实验实验四 金金属箔式式应变片片单臂、半半桥、全全桥性能能比较实实验实验五 金金属箔式式应变片片温度度影响实实验实验六 直直流全桥桥的应用用电子子秤实验验实验七 交交流全桥桥的应用用振动动测量实实验实验八 扩扩散硅压压阻压力力传感器器的压力力测量实实验实验九 扩扩散硅压压阻压力力传感器器差压测测量实验验实验十 差差动变压压器的性性能实验验实验十一一 激励频频率对差差动变压压器特性性的影响响实验实验十二二 差动变变压器零零点残余余电压补补偿实验验实验十三三 差动动变压器器的应用用振动动测量实实验实验十四四 电容容式传感感器的位位移特性性实验实验十五五 直流流激励时时霍尔式式传感器器的位移移特性实实验电电容传感感器动态态特性实实验实验十六六 交流激激励时霍霍尔式传传感器的的位移特特性实验验实验十七七 霍尔测测速实验验实验十八八 磁电式式转速传传感器的的测速实实验霍霍尔式传传感器振振动测量量实验实验十九九 用磁电电式原理理测量地地震 霍尔尔式传感感器的应应用电子秤秤实验实验二十十 压电电式传感感器振动动实验实验二十十一 电涡流流传感器器的位移移特性实实验实验二十十二 被测体体材质对对电涡流流传感器器的特性性影响实实验实验一 金属属箔式应应变片单臂臂电桥性性能实验验一、实验验目的：了解金金属箔式式应变片片的应变变效应，单单臂电桥桥工作原原理和性性能。二、基本本原理：电阻丝丝在外力力作用下下发生机机械变形形时，其其电阻值值发生变变化，这这就是电电阻应变变效应，描描述电阻阻应变效效应的关关系式为为： RRRK式中RRR为电阻阻丝电阻阻相对变变化，KK为应变变灵敏系系数,=l/ll为电阻阻丝长度度相对变变化，金金属箔式式应变片片就是通通过光刻刻、腐蚀蚀等工艺艺制成的的应变敏敏感元件件，通过过它转换换被测部部位受力力状态变变化 、电桥桥的作用用完成电电阻到电电压的比比例变化化，电桥桥的输出出电压反反映了相相应的受受力状态态。，对对单臂电电桥输出出电压 Uo11= EEK/4。三、需用用器件与与单元：应变式式传感器器实验模模板、应应变式传传感器电子秤秤、砝码码、数显显表、±±15VV电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验验步骤：1、 根据图（111）应应变式传传感器（电电子秤）已已装于应应变传感感器模板板上。传传感器中中各应变变片已接接入模板板的左上上方的RR1、RR2、RR3、RR4。加加热丝也也接于模模板上，可可用万用用表进行行测量判判别，RR1R2R3R43550，加热热丝阻值值为500左右图111 应应变式传传感器安安装示意意图2、 接入模板板电源±±15VV（从主主控台引引入），检检查无误误后，合合上主控控台电源源开关，将将实验模模板调节节增益电电位器RRW3顺时时针调节节大致到到中间位位置，再再进行差差动放大大器调零零，方法法为将差差放的正正负输入入端与地地短接，输输出端与与主控台台面板上上数显表表输入端端Vi相连，调调节实验验模板上上调零电电位器RRW4，使使数显表表显示为为零（数数显表的的切换开开关打到到2V档档）。关关闭主控控箱电源源（注意意：当RRw3、RRw4的位位置一旦旦确定，就就不能改改变。一一直到做做完实验验三为止止）。3、 将应变式式传感器器的其中中一个电电阻应变变片R11（即模模板左上上方的RR1）接入入电桥作作为一个个桥臂与与R5、R6、R7接成直直流电桥桥（R55、R6、R7模块内内已接好好），接接好电桥桥调零电电位器RRW1，接接上桥路路电源±±4V（从从主控台台引入）如如图12所示示。检查查接线无无误后，合合上主控控台电源源开关。调调节RWW1，使使数显表表显示为为零。图122应变式式传感器器单臂电电桥实验验接线图图4、 在电子称称上放置置一只砝砝码，读读取数显显表数值值，依次次增加砝砝码和读读取相应应的数显显表值，直直到2000g（或或5000 g）砝砝码加完完。记下下实验结结果填入入表11，关关闭电源源。重量(gg)电压(mmv)5、 根据表111计计算系统统灵敏度度SU/W（U输出出电压变变化量，W重量变化量）和非线性误差f1=m/yF.S×100式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·S满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。五、思考考题： 单臂臂电桥时时，作为为桥臂电电阻应变变片应选选用：（11）正（受受拉）应应变片（22）负（受受压）应应变片（33）正、负负应变片片均可以以。 实验二 金属属箔式应应变片半桥桥性能实实验一、实验验目的：比较半半桥与单单臂电桥桥的不同同性能、了了解其特特点。二、基本本原理：不同受受力方向向的两只只应变片片接入电电桥作为为邻边，电电桥输出出灵敏度度提高，非非线性得得到改善善。当应应变片阻阻值和应应变量相相同时，其其桥路输输出电压压UO22EKK2。三、 需用器件件与单元元：同实验验一。四、 实验步骤骤：1、 传感器安安装同实实验一。做做实验（一一）的步步骤2，实实验模板板差动放放大器调调零。2、 根据图113接接线。RR1、R2为实验验模板左左上方的的应变片片，注意意R2应和RR1受力状状态相反反，即将将传感器器中两片片受力相相反（一一片受拉拉、一片片受压）的的电阻应应变片作作为电桥桥的相邻邻边。接接入桥路路电源±±4V，调调节电桥桥调零电电位器RRW1进行行桥路调调零，实实验步骤骤3、44同实验验一中44、5的的步骤，将将实验数数据记入入表12，计计算灵敏敏度S22UW，非非线性误误差f2。若实实验时无无数值显显示说明明R2与R1为相同同受力状状态应变变片，应应更换另另一个应应变片。图133应变式式传感器器半桥实实验接线线图表122半桥测测量时，输输出电压压与加负负载重量量值重量电压五、 思考题：1、 半桥测量量时两片片不同受受力状态态的电阻阻应变片片接入电电桥时，应应放在：（1）对对边（22）邻边边。2、 桥路（差差动电桥桥）测量量时存在在非线性性误差，是是因为：（1）电电桥测量量原理上上存在非非线性（22）应变变片应变变效应是是非线性性的（33）调零零值不是是真正为为零。实验三 金属属箔式应应变片全桥桥性能实实验一、实验验目的：了解全全桥测量量电路的的优点。二、基本本原理：全桥测测量电路路中，将将受力性性质相同同的两应应变片接接入电桥桥对边，当当应变片片初始阻阻值：RR1R2R3R4，其变变化值R1R2R3R4时，其其桥路输输出电压压U033KEE。其输输出灵敏敏度比半半桥又提提高了一一倍，非非线性误误差和温温度误差差均得到到改善。三、需用用器件和和单元：同实验验一四、实验验步骤：1、 传感器安安装同实实验一。2、 根据图114接接线，实实验方法法与实验验二相同同。将实实验结果果填入表表133；进行行灵敏度度和非线线性误差差计算。14全全桥性能能实验接接线图表133全桥输输出电压压与加负负载重量量值重量电压五、思考考题：1、 全桥测量量中，当当两组对对边（RR1、R3为对边边）电阻阻值R相相同时，即即R1R3，R2R4，而RR1R2时，是是否可以以组成全全桥：（11）可以以（2）不不可以。2、 某工程技技术人员员在进行行材料拉拉力测试试时在棒棒材上贴贴了两组组应变片片，如何何利用这这四片电电阻应变变片组成成电桥，是是否需要要外加电电阻。FFR1R3R2R1R2R3R4R4FF图155应变式式传感器器受拉时时传感器器圆周面面展开图图实验四 金属属箔式应应变片单单臂、半半桥、全全桥性能能比较一、实验验目的：比较单单臂、半半桥、全全桥输出出时的灵灵敏度和和非线性性度，得得出相应应的结论论。二、实验验步骤：根据实实验一、二二、三所所得的单单臂、半半桥和全全桥输出出时的灵灵敏度和和非线性性度，从从理论上上进行分分析比较较。阐述述理由（注注意：实实验一、二二、三中中的放大大器增益益必须相相同）。实验五 金属属箔式应应变片的的温度影影响实验验一、实验验目的：了解温温度对应应变片测测试系统统的影响响。二、基本本原理：电阻应应变片的的温度影影响，主主要来自自两个方方面。敏敏感栅丝丝的温度度系数，应应变栅的的线膨胀胀系数与与弹性体体（或被被测试件件）的线线膨胀系系数不一一致会产产生附加加应变。因因此当温温度变化化时，在在被测体体受力状状态不变变时，输输出会有有变化。三、 需用器件件与单元元：应变变传感器器实验模模板、数数显表单单元、直直流源、加加热器（已已贴在应应变片底底部）四、实验验步骤：1、 保持实验验四的实实验结果果。2、 放2000g砝码加加于砝码码盘上，在在数显表表上读取取某一整整数值UUO1。3、 将5V直直流稳压压电源接接于实验验模板的的加热器器插孔上上，数分分钟后待待数显表表电压显显示基本本稳定后后，记下下读数UUot ,Uott-U011即为温温度变化化的影响响。计算算这一温温度变化化产生的的相对误误差五、思考考题1、 金属箔式式应变片片温度影影响有哪哪些消除除方法？2、 应变式传传感器可可否用于于测量温温度？实验六 直流流全桥的的应用电子子秤实验验一、实验验目的：了解应应变直流流全桥的的应用及及电路的的标定。二、基本本原理：电子秤秤实验原原理为实实验三，全全桥测量量原理，通通过对电电路调节节使电路路输出的的电压值值为重量量对应值值，电压压量纲（VV）改为为重量纲纲（g）即即成为一一台原始始电子秤秤。三、 需用器件件与单元元：应变变式传感感器实验验模板、应应变式传传感器、砝砝码四、实验验步骤：1、 按实验一一中2的的步骤，将将差动放放大器调调零，按按图14全桥桥接线，合合上主控控台电源源开关，调调节电桥桥平衡电电位RWW1，使使数显表表显示00.000V。2、 将10只只砝码全全部置于于传感器器的托盘盘上，调调节电位位器RWW3（增增益即满满量程调调节）使使数显表表显示为为0.2200VV(2VV档测量量)或0.2200VV。3、 拿去托盘盘上的所所有砝码码，调节节电位器器R WW4（零零位调节节）使数数显表显显示为00.00000VV。4、 重复2、33步骤的的标定过过程，一一直到精精确为止止，把电电压量纲纲V改为为重量纲纲g，就就可以称称重。成成为一台台原始的的电子秤秤。5、 把砝码依依次放在在托盘上上，填入入下表114。 重量量（g）电压(mmv)6、 根据上表表，计算算误差与与非线性性误差。实验七 交流流全桥的的应用振动动测量实实验一、实验验目的：了解利利用交流流电桥测测量动态态应变参参数的原原理与方方法。二、基本本原理：对于交交流应变变信号用用交流电电桥测量量时，桥桥路输出出的波形形为一调调制波，不不能直接接显示其其应变值值，只有有通过移移相检波波和滤波波电路后后才能得得到变化化的应变变信号，此此信号可可以从示示波器或或用交流流电压表表读得。三、 需用器件件与单元元：音频频振荡器器、低频频振荡器器、万用用表（自自备）、应应变式传传感器实实验模板板、相敏敏检波器器模板、双双综示波波器、振振动源。四、 实验步骤骤：1、 模块上的的传感器器不用，改改为振动动梁的应应变片，即即台面上上的应变变输出。2、 将台面三三源板上上的应变变插座用用连接线线插入应应变传感感器实验验模板上上。因振振动梁上上的四片片应变片片已组成成全桥，引引出线为为四芯线线，因此此可直接接接入实实验模板板面上已已联成电电桥的四四个插孔孔上。接接线时应应注意连连接线上上每个插插头的意意义，对对角线的的阻值为为3500，若二二组对角角线阻值值均为3350则接法法正确（万万用表测测量）。3、 根据图118，接接好交流流电桥调调平衡电电路及系系统，RR8、Rw1、C、RRw2为交交流电桥桥调平衡衡网络。检检查接线线无误后后，合上上主控台台电源开开关，将将音频振振荡器的的频率调调节到11KHzz左右，幅幅度调节节到100Vp-p（频频率可用用数显表表Finn监测，幅幅度用示示波器监监测）图166应变片片振动测测量实验验接线图图4、 将低频振振荡器输输出接入入振动台台激励源源插孔，调调低频输输出幅度度和频率率使振动动台（圆圆盘）明明显感到到振动。5、 固定低频频振荡器器幅度钮钮旋位置置不变，低低频输出出端接入入数显单单元的FFin，把把数显表表的切换换开关打打到频率率档监测测低频频频率，调调低频频频率，用用示波器器读出频频率改变变时低通通滤波器器输出VVo的电电压峰峰值，填填入6、 表155。f(Hzz)Vo(pp-p)从实验数数据得振振动梁的的自振频频率为 HZ。五、 思考题：1、 在交流电电桥测量量中，对对音频振振荡器频频率和被被测梁振振动频率率之间有有什么要要求？2、 请归纳直直流电桥桥和交流流电桥的的特点？小结： 电阻阻应变式式传感器器从19938年年开始使使用到目目前，仍仍然是当当前称重重测力的的主要工工具，电电阻应变变式传感感器最高高精度可可达万分分之一甚甚至更高高，电阻阻应变片片、丝除除直接用用以测量量机械、仪仪器及工工程结构构等的应应变外，主主要是与与种种形形式的弹弹性体相相配合，组组成各种种传感器器和测试试系统。如如称重、压压力、扭扭矩、位位移、加加速度等等传感器器，常见见的应用用场合如如各种商商用电子子称、皮皮带称、吊吊钩称、高高炉配料料系统、汽汽车衡、轨轨道衡等等。附移移相器和和相敏检检波器电电路原理理图图17移移相器电电路原理理图图188相敏敏检波器器的电路路原理图图实验八 压阻阻式压力力传感器器的压力力测量实实验一、实验验目的：了解扩扩散硅压压阻式压压力传感感器测量量压力的的原理和和方法。二、基本本原理：扩散硅硅压阻式式压力传传感器在在单晶硅硅的基片片上扩散散出P型型或N型型电阻条条，接成成电桥。在在压力作作用下根根据半导导体的压压阻效应应，基片片产生应应力，电电阻条的的电阻率率产生很很大变化化，引起起电阻的的变化，我我们把这这一变化化引入测测量电路路，则其其输出电电压的变变化反映映了所受受到的压压力变化化。三、 需用器件件与单元元：压力力源（已已在主控控箱）、压压力表、压压阻式压压力传感感器、压压力传感感器实验验模板、流流量计、三三通连接接导管、数数显单元元、直流流稳压源源±4V、±±15VV。四、 实验步骤骤：1、 根据图221连连接管路路和电路路，主控控箱内的的气源部部分，压压缩泵、贮贮气箱、流流量计已已接好。将将标准压压力表放放置传感感器支架架上，三三通连接接管中硬硬管一端端插入主主控板上上的气源源快速插插座中（注注意管子子拉出时时请用双双指按住住气源插插座边缘缘往内压压，则可可轻松拉拉出）。其其余两根根黑色导导管分别别与标准准表和压压力传感感器接通通。这里里选用的的差压传传感器两两只气咀咀中，一一只为高高压咀，另另一只为为低压咀咀。当高高压咀接接入正压压力时，输输出为正正，反之之为负，若若输出负负时可调调换气咀咀。本实实验模板板连接见见图22，压压力传感感器有44端： 1端线线接地线线，2端端为U00，33端接4V电电源，44端为UUo。11、2、33、4端端顺序排排列见图图222。图211压阻阻式压力力传感器器测量系系统图22压力力传感器器压力实实验接线线图2、 实验模板板上RWW2用于于调节零零位，RRW1可调调放大倍倍数，按按图22接线线，模板板的放大大器输出出Vo引到主主控箱数数显表的的Vi插座。将将显示选选择开关关拨到22V档，反反复调节节RW22（RW11旋到满满度的确确133）使数数显表显显示为零零。3、 先松开流流量计下下端进气气口调气气阀的旋旋钮，开开通流量量计。4、 合上主控控箱上的的气源开开关K33，启动动压缩泵泵，此时时可看到到流量计计中的滚滚珠浮子子在向上上浮起悬悬于玻璃璃管中。5、 逐步关小小流量计计旋钮，使使标准压压力表指指示某一一刻度，观观察数显显表显示示电压的的正、负负，若为为负值则则对调传传感器气气咀接法法。6、 仔细地逐逐步由小小到大调调节流量量计旋钮钮，使压压力显示示在414KKP之间间每上升升1KPP分别读读取压力力表读数数，记下下相应的的数显表表值列于于表（221）表（21）压压力传感感器输出出电压与与输入压压力值P(KPP)Vo(pp-p)7、 计算本系系统的灵灵敏度和和非线性性误差。8、 如果本实实验装置置要成为为一个压压力计，则则必须对对电路进进行标定定，方法法如下：输入44KPaa气压，调调节Rww2（低低限调节节），使使数显表表显示00.4000V，当当输入112KPPa气压压，调节节Rw11（高限限调节）使使数显表表显示11.2000V这这个过程程反复调调节直到到足够的的精度即即可。五、 思考题：利用本系系统如何何进行真真空度测测量？实验九 扩散散硅压阻阻式压力力传感器器差压测测量一、实验验目的：了解利利用压阻阻式压力力传感器器进行差差压测量量的方法法。二、基本本原理：压阻式式压力传传感器的的硅膜片片受到两两个压力力P1和P2作用时时由于它它们对膜膜片产生生的应力力正好相相反，因因此作用用在压力力膜片上上是PPP1P2，从而而可以进进行差压压测量。三、需用用器件与与单元：实验九九所用器器件和单单元、压压力气囊囊。四、实验验步骤：请学员们们自拟一一个差压压测量的的方法。实验十 差动动变压器器的性能能实验一、 实验目的的：了解解差动变变压器的的工作原原理和特特性。二、 基本原理理：差动动变压器器由一只只初级线线圈和二二只次线线圈及一一个铁芯芯组成，根根据内外外层排列列不同，有有二段式式和三段段式，本本实验采采用三段段式结构构。当传传感器随随着被测测体移动动时，由由于初级级线圈和和次级线线圈之间间的互感感发生变变化促使使次级线线圈感应应电势产产生变化化，一只只次级感感应电势势增加，另另一只感感应电势势则减少少，将两两只次级级反向串串接（同同名端连连接），就就引出差差动输出出。其输输出电势势反映出出被测体体的移动动量。三、 需用器件件与单元元：差动变变压器实实验模板板、测微微头、双双踪示波波器、差差动变压压器、音音频信号号源、直直流电源源（音频频振荡器器）、万万用表。四、 实验步骤骤：1、 根据图331，将将差动变变压器装装在差动动变压器器实验模模板上。图311差动变变压器电电容传感感器安装装示意图图2、 在模块上上按图332接接线，音音频振荡荡器信号号必须从从主控箱箱中的LLv端子子输出，调调节音频频振荡器器的频率率，输出出频率为为455KHzz（可用用主控箱箱的频率率表输入入Finn来监测测）。调调节输出出幅度为为峰峰峰值Vpp-p2V（可可用示波波器监测测：X轴轴为0.2mss/diiv）。图图中1、22、3、44、5、66为连接接线插座座的编号号。接线线时，航航空插头头上的号号码与之之对应。当当然不看看插孔号号码，也也可以判判别初次次级线圈圈及次级级同名端端。判别别初次线线图及次次级线圈圈同中端端方法如如下：设设任一线线圈为初初级线圈圈，并设设另外两两个线圈圈的任一一端为同同名端，按按图32接线线。当铁铁芯左、右右移动时时，观察察示波器器中显示示的初级级线圈波波形，次次级线圈圈波形，当当次级波波形输出出幅度值值变化很很大，基基本上能能过零点点，而且且相应与与初级线线圈波形形（Lvv音频信信号Vpp-p2波波形）比比较能同同相或反反相变化化，说明明已连接接的初、次次级线圈圈及同名名端是正正确的，否否则继续续改变连连接再判判别直到到正确为为止。图图中（11）、（22）、（33）、（44）为实实验模块块中的插插孔编号号。3、 旋动测微微头，使使示波器器第二通通道显示示的波形形峰峰峰值Vpp-p为为最小，这这时可以以左右位位移，假假设其中中一个方方向为正正位移，另另一个方方向位称称为负，从从Vp-p最小小开始旋旋动测微微头，每每隔0.2mmm从示波波器上读读出输出出电压VVp-pp值，填填入下表表311，再人人Vp-p最小小处反向向位移做做实验，在在实验过过程中，注注意左、右右位移时时，初、次次级波形形的相位位关系。图322双踪示示波器与与差动变变压器连连结示意意图4、 实验过程程中注意意差动变变压器输输出的最最小值即即为差动动变压器器的零点点残余电电压大小小。根据据表31画出出Vopp-pX曲线线，作出出量程为为±1mmm、±3mmm灵敏度度和非线线性误差差。表（31）差差动变压压器位移移X值与与输出电电压数据据表V(mvv)X(mmm)五、 思考题：1、 用差动变变压器测测量较高高频率的的振幅，例例如1KKHZ的的振动幅幅值，可可以吗？差动变变压器测测量频率率的上限限受什么么影响？2、 试分析差差动变压压器与一一般电源源变压器器的异同同？3、 移相器的的电路原原理图如如图17，试试分析其其工作原原理？4、 相敏检波波器的电电路原理理图如图图188，试分分析其工工作原理理？实验十一一 激激励频率率对差动动变压器器特性的的影响一、 实验目的的：了解解初级线线圈激励励频率对对差动变变压器输输出性能能的影响响。二、 基本原理理：差动动变压器器的输出出电压的的有效值值可以近近似用关关系式： 表示示,式中LLP、RP为初级级线圈电电感和损损耗电阻阻，Uii、为激励励电压和和频率，MM1、M2为初级级与两次次级间互互感系数数，由关关系式可可以看出出，当初初级线圈圈激励频频率太低低时，若若RP22LP2，则输输出电压压Uo受频率率变动影影响较大大，且灵灵敏度较较低，只只有当2LP2RRP2时输出出Uo与无关，当当然过高会会使线圈圈寄生电电容增大大，对性性能稳定定不利。三、 需用器件件与单元元：与实实验十相相同。四、 实验步骤骤：1、 差动变压压器安装装同实验验十。接接线图同同实验十十。2、 选择音频频信号输输出频率率为1KKHZ，Vpp-p2V。从LV输出，（可用主控箱的数显表频率档显示频率）移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置，调节Rw1 、Rw2使输出变得更小，3、 用示波器器监视第第二通道道，旋动动测微头头，向左左（或右右）旋到到离中心心位置22.500mm处处，有较较大的输输出。将将测试结结果记入入表32。4、 分别改变变激励频频率从11KHZ9KKHZ，幅值值不变，将将测试结结果记入入表32表322不同激激励频率率时输出出电压的的关系。F(Hzz)1KHzz2 KHHz3 KHHz4 KHHz5 KHHz6 KHHz7 KHHz8 KHHz9 KHHzV0(vv)5、作出出幅频特特性曲线线。实验十二二 差差动变压压器零点点残余电电压补偿偿实验一、 实验目的的：了解解差动变变压器零零点残余余电压补补偿方法法。二、 基本原理理：由于于差动变变压器二二只次级级线圈的的等效参参数不对对称，初初级线圈圈的纵向向排列的的不均匀匀性，二二次级的的不均匀匀、不一一致，铁铁芯BH特性性的非线线性等，因因此在铁铁芯处于于差动线线圈中间间位置时时其输出出电压并并不为零零。称其其为零点点残余电电压。三、 需用器件件与单元元：音频频振荡器器、测微微头、差差动变压压器、差差动变压压器实验验模板、示示波器。四、 实验步骤骤：1、 按图33接线线，音频频信号源源从LVV插口输输出，实实验模板板R1 、CC1 、RRW1 、RRW2为电电桥单元元中调平平衡网络络。图333零点残残余电压压补偿电电路2、 利用示波波器调整整音频振振荡器输输出为22V峰峰值。3、 调整测微微头，使使差动放放大器输输出电压压最小。4、 依次调整整RW11、RW22，使输输出电压压降至最最小。5、 将第二通通道的灵灵敏度提提高，观观察零点点残余电电压的波波形，注注意与激激励电压压相比较较。6、 从示波器器上观察察，差动动变压器器的零点点残余电电压值（峰峰峰值值）。（注注：这时时的零点点残余电电压经放放大后的的零点残残余电压压V零零点p-pKK，K为为放大倍倍数）五、 考题：1、 请分析经经过补偿偿后的零零点残余余电压波波形。2、 本实验也也可用图图344所示线线路，请请分析原原理。图344零点残残余电压压补偿电电路之二二实验十三三 差差动变压压器的应应用振动测测量实验验一、 实验目的的：了解解差动变变压器测测量振动动的方法法。二、 基本原理理：利用用差动变变压器测测量动态态参数与与测位移移量的原原理相同同。三、 需用器件件与单元元：音频频振荡器器、差动动放大器器模板、移移相器/相敏检检波器/滤波器器模板、测测微头、数数显单元元、低频频振荡器器、振动动源单元元（台面面上）、示示波器、直直流稳压压电源。四、 实验步骤骤：1、 将差动变变压器按按图35，安安装在台台面三源源板的振振动源单单元上。 图图3-55差动动变压器器振动测测量安装装图2、 按图36接线线，并调调整好有有关部分分，调整整如下：（1）检检查接线线无误后后，合上上主控台台电源开开关，用用示波器器观察LLV峰峰峰值，调调整音频频振荡器器幅度旋旋钮使VVop-p=22V（22）利用用示波器器观察相相敏检波波器输出出，调整整传感器器连接支支架高度度，使示示波器显显示的波波形幅值值为最小小。（33）仔细细调节RRW1和RRW2使示示波器（相相敏检小小波器）显显示的波波形幅值值更小，基基本为零零点。（44）用手手按住振振动平台台（让传传感器产产生一个个大位移移）仔细细调节移移相器和和相敏检检波器的的旋钮，使使示波器器显示的的波形为为一个接接近全波波整流波波形。（55）松手手，整流流波形消消失变为为一条接接近零点点线。（否否则再调调节RWW1和RRW2）激激振源接接上低频频振荡器器，调节节低频振振荡器幅幅度旋钮钮和频率率旋钮，使使振动平平台振荡荡较为明明显。用用示波器器观察放放大器VVo相敏检检波器的的Vo及低通通滤波器器的Voo波形。图366差动变变压器振振动测量量实验接接线图3、 保持低频频振荡器器的幅度度不变，改改变振荡荡频率（频频率与输输出电压压Vp-p的监监测方法法与实验验十相同同）用示示波器观观察低通通滤波器器的输出出，读出出峰峰峰电压值值，记下下实验数数据，填填入下表表333表333f(Hzz)Vp-pp（V）4、 根据实验验结果作作出梁的的振幅频率率特性曲曲线，指指出自振振频率的的大致值值，并与与用应变变片测出出的结果果相比较较。5、 保持低频频振荡器器频率不不变，改改变振荡荡幅度，同同样实验验可得到到振幅与与电压峰峰峰值VVp-pp曲线（定定性）。注意事项项：低频频激振电电压幅值值不要过过大，以以免梁在在自振频频率附近近振幅过过大。五、 思考题：1、 如果用直直流电压压表来读读数，需需增加哪哪些测量量单元，测测量线路路该如何何？2、 利用差动动变压器器测量振振动，在在应用上上有些什什么限制制？实验十四四 电电容式传传感器的的位移实实验一、 实验目的的：了解解电容式式传感器器结构及及其特点点。二、 基本原理理：利用用平板电电容CAd和其它它结构的的关系式式通过相相应的结结构和测测量电路路可以选选择、A、d中三个个参数中中，保持持二个参参数不变变，而只只改变其其中一个个参数，则则可以有有测谷物物干燥度度（变）