《传感技术》实验指导书柏芳艳编安徽理工大学机械工程学院实验中心
1 《传感技术》实验指导书 柏芳艳 编 安徽理工大学 机械工程学院实验中心
实验一箔式应变片性能一一单臂电桥一、实验目的1：观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2.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4R1/R1、AR2/R2、AR3/R3、AR4/R4，当使用一个应变片时，ZR=会；当二个应变2AR；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1=R2片组成差动状态工作，则有ZR=R=R3=R4=R, ZR-4RR由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件直流稳压电源（土4V档）电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。四、实验步骤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。+4V南RR2WoCR3-4VR图(1)2.按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和Wp为
2 实验一 箔式应变片性能――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．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， R Δ R = ；当二个应变 片组成差动状态工作，则有 R R R 2Δ = ；用四个应变片组成二个差动对工作，且 R1＝R2 ＝R3＝R4＝R， R R R 4Δ = 。 由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。 三、实验所需部件 直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。 四、实验步骤 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。 图（1） 2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中 R1、R2、R3、和 WD 为 ＋4V R R2 －4V R3 R1 WD ＋ － V
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。电压表置于20V。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Wp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，并列表位移mm电压V根据表中所测数据计算灵敏度S，S=AV/^X并在坐标图上做出V-X关系曲线五、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，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。3.稳压电源不要对地短路。六、思考题本实验电路对直流稳压电源有何要求，对放大器有何要求，实验二箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的1：测试应变梁变形的应变输出。2.比较各桥路间的输出关系。二、实验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AR/R、24R/R、4AR/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1/4·E·R，电桥灵敏度Ku=V/AR/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
3 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。电压表置于 20V。 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。 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，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。 3．稳压电源不要对地短路。 六、思考题 本实验电路对直流稳压电源有何要求，对放大器有何要求。 实验二 箔式应变片三种桥路性能比较 一、实验目的 1．测试应变梁变形的应变输出。 2．比较各桥路间的输出关系。 二、实验原理 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 1/4·E·∑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
三、实验所需部件直流稳压电源（土4V档）电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。四、实验步骤1，在完成实验一的基础上，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.重复实验一中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。五、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零-一→正的最大值，又回复到零，再-一负的最大值，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，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法实验三移相器实验一、实验目的：说明由运算放大器构成的移相电路的工作原理。R310KRs10KRi10KVxR4 10KVt65R62KCi 8800PR2C2 223W10K图（2）移相器电路二、实验原理：图（2）为移相电路示意图。SRCRF..RF该电路的团环增益G(S)=(1+R1+RCSR
4 三、实验所需部件 直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。 四、实验步骤 1．在完成实验一的基础上，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．重复实验一中 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。 五、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，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。 实验三 移相器实验 一、实验目的： 说明由运算放大器构成的移相电路的工作原理。 图（2）移相器电路 二、实验原理： 图（2）为移相电路示意图。 该电路的团环增益 (1 ) 1 ( ) 1 R1 RF RCS SRC R RF G S + + = − + R1 10K R4 10K R6 2K R5 10K R3 10K R2 10K V 入 V 出 C1 8800P W C2 223 6 5 2 3 1 7
把拉普拉氏算符换成频率域的参数，则得到：REW"R"C"+joRC(+RF)G(j@) =R,1+W?R?C2R,W?R?C?又改写为G(jo)=-RF+RFWRCRF(1+)-(1+0+jR,1+W?RC?RJ1+W?R?C2R,在实验电路中，常设定幅频特性G（jw）「=1,为此选择参数R1=RF=10KQ由上，R=20K2,则输出幅度与频率无关，闭路增益可简化为：G(j0)=-1-W’R'C?WRC"IW.RC.+/1+WAR'C?当R=2R1=2RRF时，1G（jw）1=1。由上式可以得到相频特性表达式：2W-Rctgy="-W"R"C?由tg中表达式和正切三角函数半角公式可以得到：2tg(当)2tg(1_ )2WRCtgy:1-W,R'C?1-tg*(-)1-tg (当)22因此可以得到相移山为：1-2arctg-'(WRC) = -2arctg wRC电阻R可以在很宽的范围内变化，当WRC很大时，相移山-一O，式中负号表示柜位超前，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、实验所需部件：移相器、音频振荡器、双线示波器。四、实验步骤：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：因为本实验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
5 把拉普拉氏算符换成频率域的参数，则得到： (1 ) 1 ω ( ω) 1 2 2 2 2 2 2 1 R RF W R C W R C j RC R RF G j + + + = − + 又改写为 (1 ) 1 (1 ) 1 ( ω) 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 R RF W R C WRC j R RF W R C W R C R RF G j + + + + + = − + 在实验电路中，常设定幅频特性︱G（jω）︱＝1,为此选择参数 R1=RF=10KΩ由上, R=20KΩ,则输出幅度与频率无关，闭路增益可简化为： 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 ( ω) W R C WRC j W R C W R C G j + + + − = − 当 R=2R1=2RRF 时，︱G（jω）︱＝1。由上式可以得到相频特性表达式： 2 2 2 2 1 2 ψ W R C W Rc tg − = − 由 tgΨ表达式和正切三角函数半角公式可以得到： 2 2 2 2 2 1 2 ) 2 ψ 1 ( ) 2 ψ 2 (1 ) 2 ψ 1 ( ) 2 ψ 2 ( ψ W R C WRC tg tg tg tg tg − = − − − = − = 因此可以得到相移ψ为： 2 ( ) 1 ψ 2 arctg 1 WRC WRC arctg − = − = − 电阻 R 可以在很宽的范围内变化，当 WRC 很大时，相移ψ－→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、实验所需部件： 移相器、音频振荡器、双线示波器。 四、实验步骤： 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： 因为本实验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
实验四相敏检波器实验实验目的：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、实验原理：相敏检波电路如图（3）所示：图中①为输入信号端，③为输出端，②为交流参考电压电输入端，④为直流参考电压输入。当②、④端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D和」处于开关状态，从而把①端输入的正弦信号转换成半波整流信号。Wz51KR430KVXVa①Rs2K2?R; 30K1②·Ci 104FJDRi 30K?R222K1图(3)三、实验所需部件：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、实验步骤：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④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和幅值关系。4.改变④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②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③、③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
6 实验四 相敏检波器实验 一、实验目的： 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、实验原理： 相敏检波电路如图（3）所示：图中①为输入信号端，③为输出端，②为交流参考电 压电输入端，④为直流参考电压输入。 当②、④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①端输入的正弦信号转换成半波整流信号。 图（3） 三、实验所需部件： 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、实验步骤： 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④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和幅值 关系。 4．改变④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②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⑤、⑥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 2 353 3 V 出 R2 22K C1 104 R1 30K W 51K R5 2K2 R4 30K R3 30K V 入 7 6 5 J D 1 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
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：检敏检波器最大输入电压VP-P值为20V。实验五箔式应变片组成的交流全桥一、实验目的：本实验说明交流激励的四臂应变电桥的原理及工作情况0°5HKZ移相/2Lv5KHZRRWA养放VHTWp低通RR相敏
7 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： 检敏检波器最大输入电压 VP－P 值为 20V。 实验五 箔式应变片组成的交流全桥 一、实验目的： 本实验说明交流激励的四臂应变电桥的原理及工作情况。 低通 V Φ1 Φ2 － ＋ 差放 相敏 电压表 0°5HKZ 移相 Lv 5KHZ R R R R WA WD
图(4)二、实验原理：图（4）是交流全桥的一般形式。当电桥平衡时，ZiZ4=Z2Z3，电桥输出为零。若桥臂阻抗相对变化为AZ1/Z1、AZ2/Z2、AZ3/Z3、AZ4/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、实验所需部件：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、实验步骤：1：按图（4）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2.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、×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③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.做交流全桥实验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实验六差动变压器性能一、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：
8 图（4） 二、实验原理： 图（4）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、实验所需部件： 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、实验步骤： 1．按图（4）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。 2．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 ③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．做交流全桥实验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。 实验六 差动变压器性能 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（5）R2RiRLvM第二通道示波器第一通道图(5)图(6)三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。四、实验步骤：1：按图（6）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-P2V。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π/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
9 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（5） 图（5） 图（6） 三、实验所需部件： 差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。 四、实验步骤： 1．按图（6）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 V 5．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π／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。 R1 LK R3 R2 Lo Lo Ma Mb Lv 5KHZ 示波器 第一通道 第二通道
五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。实验七霍尔式传感器的直流激励特性一、实验目的：了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。二、实验原理：霍尔式传感器是由工作在两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三、实验所需部件：直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。差放电压表WDR图(7)四、实验步骤：1：按图（7）接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。差动放大器增益适度。开启电源，调节电桥Wp，使差放输出为零。上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称，2.上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值。并记入下表，作出V-X曲线，求出灵敏度及线性。X(mm)v(v)五、注意事项：直流激励电压须严格限定在2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。10
10 五、注意事项： 示波器第二通道为悬浮工作状态。 实验七 霍尔式传感器的直流激励特性 一、实验目的： 了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。 二、实验原理： 霍尔式传感器是由工作在两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组 成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、 下移动时，输出的霍尔电势 V 取决于其在磁场中的位移量 X，所以测得霍尔电势的大小 便可获知霍尔元件的静位移。 三、实验所需部件： 直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。 图（7） 四、实验步骤： 1．按图（7）接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度 磁场中间位置。差动放大器增益适度。开启电源，调节电桥 WD，使差放输出为零。上、 下移动振动台，使差放正负电压输出对称。 2．上、下移动测微头各 3.5mm，每变化 0.5mm 读取相应的电压值。并记入下表， 作出 V－X 曲线，求出灵敏度及线性。 X(mm ) V(v) 五、注意事项： 直流激励电压须严格限定在 2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。 － WD ＋ R 2V 差放 电压表