CSY1.10.10A.10B指导书.doc

1、1使 用 说 明CSY 系 列 (CSY.CSY10.CSY10A.CSY10B)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 激 励 源 、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 所 提 供的 数 十 种 实 验 举 例 ， 能 完 成 包 含 光 、 磁 、 电 、 温 度 、 位 移 、 振 动 、 转 速 等 内 容 的 测试 实 验 。 通 过 这 些

2、 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 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 。 各 款 实验 仪 的 传 感 器 配 置 及 布 局 是 ： (具 体 布 局 详 见 各 款 仪 器 工 作 台 布 局 图 )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

3、有应 变 式 、 热 敏 式 、 P-N 结 温 度 式 、 热 电 式 和 压 电 加 速 度 五 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 表 示 。 其 中 六 片 为 金 属 箔 式 片 （ BHF-350） 。 横 向 所 贴 的 两 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。 （ CSY10B 型 应 变 梁 上 只 贴 有 半 导 体 应 变 计

4、。 ）热 电 式 （ 热 电 偶 ） ： 串 接 工 作 的 两 个 铜 一 康 铜 热 电 偶 (T 分 度 )分 别 装 在 上 、下 梁 表 面 ， 冷 端 温 度 为 环 境 温 度 。 分 度 表 见 实 验 指 导 书 。 （ CSY10B 型 上 梁 表 面 安装 一 支 K 分 度 标 准 热 电 偶 。 ）热 敏 式 ： 上 梁 表 面 装 有 玻 璃 珠 状 的 半 导 体 热 敏 电 阻 MF-51， 负 温 度 系 数 ，25 时 阻 值 为 810K。P-N 结 温 度 式 ： 根 据 半 导 体 P-N 结 温 度 特 性 所 制 成 的 具 有 良 好 线 性 范

5、 围 的 集成 温 度 传 感 器 。压 电 加 速 度 式 ： 位 于 悬 臂 梁 自 由 端 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 。实 验 工 作 台 左 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 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 、 压 阻 式 等 传 感 器 。电 感 式 （ 差 动 变 压 器 ） ： 由 初 级 线

6、圈 Li 和 两 个 次 级 线 圈 L。 绕 制 而 成 的 空 心2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 ： 半 导 体 霍 尔 片 置 于 两 个 半 环 形 永 久 磁 钢 形 成 的 梯 度 磁 场 中 ， 线 性 范围 3m

7、m。电 涡 流 式 ： 多 股 漆 包 线 绕 制 的 扁 平 线 圈 与 金 属 涡 流 片 组 成 的 传 感 器 ， 线 性 范围 1mm。MPX 压 阻 式 ： 摩 托 罗 拉 扩 散 硅 压 力 传 感 器 ， 差 压 工 作 ， 测 压 范 围 050KP。精 度 1%。 （ CSY10B）湿 敏 传 感 器 ： 高 分 子 湿 敏 电 阻 ， 测 量 范 围 ： 099%RH。气 敏 传 感 器 ： MQ3 型 ， 对 酒 精 气 敏 感 ， 测 量 范 围 10-2000PPm， 灵 敏 度RO/R 5。光 敏 传 感 器 ： 半 导 体 光 导 管 ， 光 电 阻 与 暗 电

8、 阻 从 nM 至 nK双 孔 悬 臂 梁 称 重 传 感 器 ： 称 重 范 围 0500g， 精 度 1%。光 电 式 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 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 ， 打 开 加 热 开 关 即 能 加 热 ,工 作 时 能 获 得

9、高 于 温 度 30 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 最 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 。 （ CSY10B 装 有 激 振 转换 开 关 ）两 支 测 微 头 分 别 装 在 左 、 右 两 边 的 支 架 上 。 （ CSY10B 只 有 右 边 一 支 ）二 、 信 号 及 仪 表 显 示 部 分 ： 位 于 仪 器 上 部 面 板低 频 振 荡 器 ： 130Hz 输 出 连 续 可 调 ， Vp-p 值

10、20V， 最 大 输 出 电 流 1.5A， Vi端 插 口 可 提 供 用 作 电 流 放 大 器 。音 频 振 荡 器 ： 0.4KHz10KHz 输 出 连 续 可 调 ， Vp-p 值 20V， 180、 0为 反3相 输 出 ， Lv 端 最 大 功 率 输 出 1.5A。直 流 稳 压 电 源 ： 15V， 提 供 仪 器 电 路 工 作 电 源 和 温 度 实 验 时 的 加 热 电 源 ， 最大 输 出 1.5A。 2V10V， 档 距 2V， 分 五 档 输 出 ， 提 供 直 流 信 号 源 ， 最 大 输 出电 流 1.5A。数 字 式 电 压 /频 率 表 ： 3 位

11、显 示 ， 分 2V、 20V、 2KHz、 20KHz 四 档 ， 灵 敏度 50mV， 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%。数 字 式 温 度 计 ： K 分 度 热 电 偶 测 温 ， 精 度 1 。 （ CSY10B 型 ）三 、 处 理 电 路 ： 位 于 仪 器 下 部 面 板电 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 标 准 电 阻 ， WD 为

12、 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 直 流 放 大 器 ， 可 接 成 同 相 、 反 相 、 差 动 结 构 ， 增 益 1-100 倍 。光 电 变 换 器 ： 提 供 光 纤 传 感 器 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

13、 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 40（ 随 频 率 不 同 有 所 变 化 ） 。相 敏 检 波 器 ： 集 成 运 放 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 20Vp-p。电 荷 放 大 器 ： 电 容 反 馈 式 放 大 器 ， 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

14、 换 电 路 ， 传 感 器 线 圈 是 三 点 式 振 荡 电 路 中 的 一 个元 件 。温 度 变 换 器 （ 信 号 变 换 器 ） ： 根 据 输 入 端 热 敏 电 阻 值 、 光 敏 电 阻 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 左 右 。使 用 仪 器 时 打 开 电 源 开 关 ， 检 查 交 、 直 流 信 号 源 及 显 示 仪 表 是 否 正 常 。 仪 器12 4下 部 面 板 左 下

15、角 处 的 开 关 控 制 处 理 电 路 的 工 作 电 源 ， 进 行 实 验 时 请 勿 关 掉 。指 针 式 毫 伏 表 工 作 前 需 输 入 端 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 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 。各 电 路 和 传 感 器 性 能 建 议 通 过 以 下 实 验 检 查 是 否

16、 正 常 ：1 应 变 片 及 差 动 放 大 器 ， 参 考 附 图 2 进 行 单 臂 、 半 桥 和 全 桥 实 验 ， 各 应 变 片是 否 正 常 可 用 万 用 表 电 阻 档 在 应 变 片 两 端 测 量 其 阻 值 。 各 接 线 图 两 个 节 点 间 即 为 一实 验 接 插 线 ， 接 插 线 可 多 根 迭 插 ， 并 保 证 接 触 良 好 。2 半 导 体 应 变 片 ， 进 行 半 导 体 应 变 片 直 流 半 桥 实 验 。3 热 电 偶 ， 按 附 图 4 接 线 ， 加 热 器 打 开 即 可 ， 观 察 随 温 度 升 高 热 电 势 的 变 化 。4

17、 热 敏 式 ， 按 附 图 5 接 线 ， 进 行 “热 敏 传 感 器 实 验 ”， 电 热 器 加 热 升 温 ， 观察 随 温 度 升 高 “V0”端 输 出 电 压 变 化 情 况 ， 注 意 热 敏 电 阻 是 负 温 度 系 数 。5 P-N 结 温 度 式 ， 进 行 P-N 结 集 成 温 度 传 感 器 测 温 实 验 ， 注 意 电 压 表 2V档 显 示 值 为 绝 对 温 度 T(K 氏 温 度 )。6 进 行 “移 相 器 实 验 ”， 用 双 踪 示 波 器 观 察 两 通 道 波 形 。7 进 行 “相 敏 检 波 器 实 验 ”， 相 敏 检 波 端 口 序

18、数 请 参 照 附 图 6， 其 中 4 端 为参 考 电 压 输 入 端 。8 进 行 “电 容 式 传 感 器 特 性 ”实 验 ， 接 线 参 照 附 图 7。 当 振 动 圆 盘 带 动 动 片上 下 移 动 时 ， 电 容 变 换 器 V0 端 电 压 应 正 负 过 零 变 化 。9 进 行 “光 纤 传 感 器 位 移 测 量 ”， 光 纤 探 头 可 安 装 在 原 电 涡 流 线 圈 的 横支 架 上 固 定 ， 端 面 垂 直 于 镀 铬 反 射 片 ， 旋 动 测 微 头 带 动 反 射 片 位 置 变 化 ， 从“V0”端 读 出 电 压 变 化 值 。 光 电 变 换

19、 器 “F0”端 输 出 频 率 变 化 方 波 信 号 。 测 频 率变 化 时 可 参 照 “光 纤 传 感 器 转 速 测 试 ”步 骤 进 行 。10 进 行 光 电 式 传 感 器 测 速 实 验 ， VF 端 输 出 的 是 频 率 信 号 。11. 进 行 光 敏 电 阻 测 光 实 验 ， 信 号 变 换 器 输 出 电 压 变 化 范 围 1V。12. 进 行 气 敏 传 感 器 特 性 实 验 ， 特 别 注 意 加 热 电 压 一 定 不 能 2V。13. 进 行 湿 敏 传 感 器 特 性 演 示 实 验 ， 注 意 控 制 激 励 信 号 的 频 率 及 幅 值 。5

20、14. 进 行 扩 散 硅 压 力 传 感 器 实 验 ， 试 验 传 感 器 差 压 信 号 输 出 情 况 。15 将 低 频 振 荡 器 输 出 信 号 送 入 低 通 滤 波 器 输 入 端 、 输 出 端 用 示 波 器 观 察 ，注 意 根 据 低 通 输 出 幅 值 调 节 输 入 信 号 大 小 。16 进 行 “差 动 变 压 器 性 能 ”实 验 ， 检 查 电 感 式 传 感 器 性 能 ， 实 验 前 要 找 出次 级 线 圈 同 名 端 ， 次 级 所 接 示 波 器 为 悬 浮 工 作 状 态 。17 进 行 “霍 尔 式 传 感 器 直 流 激 励 特 性 ”实

21、验 ， 接 线 参 照 附 图 9， 直 流 激 励信 号 绝 对 不 能 大 于 2V!否 则 一 定 会 造 成 霍 尔 元 件 烧 坏 。18 进 行 “磁 电 式 传 感 器 ”实 验 ， 磁 电 传 感 器 两 端 接 差 动 放 大 器 输 入 端 ， 差动 放 大 器 增 益 适 当 控 制 ,用 示 波 器 观 察 输 出 波 形 ， 参 见 附 图 12。19 进 行 “压 电 加 速 度 传 感 器 ”实 验 ， 接 线 参 见 附 图 13,传 感 器 引 线 屏 蔽 层 必须 接 地 。 此 实 验 与 上 述 第 12 项 内 容 均 无 定 量 要 求 。20 进

22、行 “电 涡 流 传 感 器 的 静 态 标 定 ”实 验 ， 接 线 参 照 图 11， 其 中 示 波 器 观察 波 形 端 口 应 在 涡 流 变 换 器 的 左 上 方 ， 即 接 电 涡 流 线 圈 处 ， 右 上 端 端 口 为 振 荡 信 号经 整 流 后 的 直 流 电 压 。21 如 果 仪 器 是 带 微 机 接 口 和 实 验 软 件 的 ， 请 参 阅 数 据 采 集 及 处 理 说 明 。 数据 采 集 卡 已 装 入 仪 器 中 ， 其 中 A/D 转 换 是 12 位 转 换 器 ， 无 漏 码 最 大 分 辨 率1/2048（ 即 0.05%） ， 在 此 范

23、围 内 的 电 压 值 可 视 为 容 许 误 差 。 所 以 建 议 在 做 小 信 号实 验 （ 如 应 变 电 桥 单 臂 实 验 ） 时 选 用 合 适 的 量 程 （ 如 200mv） ， 以 正 确 选 取 信 号 ,减 小 误 差 。仪 器 后 部 的 RS232 接 口 请 接 计 算 机 串 行 口 工 作 。 所 接 串 口 须 与 实 验 软 件 设 置一 致 ， 否 则 计 算 机 将 收 不 到 信 号 。仪 器 工 作 时 需 良 好 的 接 地 ， 以 减 小 干 扰 信 号 ， 并 尽 量 远 离 电 磁 干 扰 源 。仪 器 的 型 号 不 同 ， 传 感 器

24、 种 类 不 同 ， 则 检 查 项 目 也 会 有 所 不 同 ， 请 自 行 根 据仪 器 型 号 选 择 实 验 内 容 。上 述 检 查 及 实 验 能 够 完 成 则 整 台 仪 器 各 部 分 均 为 正 常 。实 验 时 请 非 常 注 意 实 验 指 导 书 中 实 验 内 容 后 的 “注 意 事 项 ”， 要 在 确 认 接 线 无误 的 情 况 下 开 启 电 源 ， 尽 量 避 免 电 源 短 路 情 况 的 发 生 ， 加 热 时 “15V”电 源 不 能 直接 接 入 应 变 片 、 热 敏 电 阻 和 热 电 偶 。 实 验 工 作 台 上 各 传 感 器 部 分

25、 如 相 对 位 置 不 太 正确 可 松 动 调 节 螺 丝 稍 作 调 整 ， 原 则 上 以 按 下 振 动 梁 松 手 ， 周 边 各 部 分 能 随 梁 上 下 振6动 而 无 碰 擦 为 宜 。附 件 中 的 称 重 平 台 是 在 实 验 工 作 台 左 边 的 悬 臂 梁 旁 的 测 微 头 取 开 后 装 于 顶 端的 永 久 磁 钢 上 方 ， 铜 质 砝 码 做 称 重 实 验 之 用 。 实 验 开 始 前 请 检 查 实 验 连 接 线 是 否 完好 ， 以 保 证 实 验 顺 利 进 行 。本 实 验 仪 需 防 尘 ， 以 保 证 实 验 接 触 良 好 ， 仪

26、器 正 常 工 作 温 度 -10 40 。7目 录使 用 说 明实 验 内 容 （ 各 型 传 感 器 实 验 仪 按 需 选 用 ）实 验 一 箔 式 应 变 片 性 能 单 臂 电 桥实 验 二 箔 式 应 变 片 三 种 桥 路 性 能 比 较实 验 三 箔 式 应 变 片 的 温 度 效 应实 验 四 应 变 电 路 的 温 度 补 偿实 验 五 半 导 体 应 变 片 性 能实 验 六 半 导 体 应 变 片 直 流 半 桥 测 试 系 统实 验 七 箔 式 应 变 片 与 半 导 体 应 变 片 性 能 比 较实 验 八 移 相 器 实 验实 验 九 相 敏 检 波 器 实 验实

27、 验 十 箔 式 应 变 片 组 成 的 交 流 全 桥实 验 十 一 激 励 频 率 对 交 流 全 桥 的 影 响实 验 十 二 交 流 全 桥 的 应 用 振 幅 测 量实 验 十 三 交 流 全 桥 组 成 的 电 子 秤实 验 十 四 差 动 变 压 器 性 能实 验 十 五 差 动 变 压 器 零 残 电 压 的 补 偿实 验 十 六 差 动 变 压 器 的 标 定实 验 十 七 差 动 变 压 器 的 振 动 测 量实 验 十 八 差 动 螺 管 式 电 感 传 感 器 位 移 测 量实 验 十 九 差 动 螺 管 式 电 感 传 感 器 振 幅 测 量实 验 二 十 激 励 频

28、 率 对 电 感 传 感 器 的 影 响实 验 二 十 一 热 电 式 传 感 器 热 电 偶8实 验 二 十 二 热 敏 式 温 度 传 感 器 测 温 实 验实 验 二 十 三 P N 结 集 成 温 度 传 感 器实 验 二 十 四 光 纤 位 移 传 感 器 位 移 测 量实 验 二 十 五 光 纤 传 感 器 转 速 测 量实 验 二 十 六 光 电 传 感 器 的 应 用 光 电 转 速 测 试实 验 二 十 七 霍 尔 式 传 感 器 的 直 流 激 励 特 性实 验 二 十 八 霍 尔 式 传 感 器 的 交 流 激 励 特 性实 验 二 十 九 霍 尔 传 感 器 的 应 用

29、 振 幅 测 量实 验 三 十 霍 尔 传 感 器 的 应 用 电 子 秤实 验 三 十 一 电 涡 流 式 传 感 器 的 静 态 标 定实 验 三 十 二 被 测 材 料 对 电 涡 流 传 感 器 特 性 的 影 响实 验 三 十 三 电 涡 流 式 传 感 器 的 振 幅 测 量实 验 三 十 四 电 涡 流 传 感 器 的 称 重 实 验实 验 三 十 五 电 涡 流 传 感 器 电 机 测 速 实 验实 验 三 十 六 磁 电 式 传 感 器实 验 三 十 七 压 电 加 速 度 传 感 器实 验 三 十 八 电 容 式 传 感 器 特 性实 验 三 十 九 扩 散 硅 压 力 传

30、 感 器 （ MPX） 实 验实 验 四 十 气 敏 传 感 器 特 性实 验 四 十 一 湿 敏 传 感 器 特 性 演 示实 验 四 十 二 综 合 传 感 器 力 平 衡 式 传 感 器实 验 四 十 三 双 平 行 梁 的 动 态 特 性 正 弦 稳 态 响 应实 验 四 十 四 微 机 检 测 与 转 换 数 据 采 集 与 处 理实 验 四 十 五 光 敏 电 阻 实 验9实 验 一 箔 式 应 变 片 性 能 单 臂 电 桥一 、 实 验 目 地 ：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

31、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

32、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 ，； 当 二 个 应 变 片 组 成 差 动 状 态 工 作 ， 则 有 ； 用 四 个 应 变 片 组 成 二 个 差 动 对 工 作 ， 且 R1 R2 R3 R4 R， 。由 此 可 知 ， 单 臂 ， 半 桥 ， 全 桥 电 路 的 灵 敏 度 依 次 增 大

33、。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 、 （ 或 双孔 悬 臂 梁 、 称 重 砝 码 ） 、 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

34、 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 。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10WD 为 电 桥 中 的 固 定 电 阻 和 直 流 调 平 衡 电 位 器 ， R 为 应 变 片 （ 可

35、任 选 上 、 下 梁 中 的一 片 工 作 片 ） 。 直 流 激 励 电 源 为 4V。图 （ 1）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

36、 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 。 （ 或 在 双 孔 悬 臂 梁 称 重 平 台 上 依 次 放 上 砝 码 ，进 行 上 述 实 验 ） 。位 移mm电 压V根 据 表 中 所 测 数 据 计 算 灵 敏 度 S， S X V， 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

37、 ， 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 。4V RR24V R3 R1WDV113 稳 压 电 源 不 要 对 地 短 路 。实 验 二 箔 式 应 变 片 三 种 桥 路 性 能 比 较一 、 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 1/4E R， 电 桥 灵

38、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 。二 、 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 、（ 或 双 孔 悬 臂 梁 、 称 重 砝 码 ） 、 电 压 表 。三 、 实 验 步 骤 ：1 在 完 成 实 验 一 的 基 础 上 ， 不 变

39、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 。四 、 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

40、 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 。12实 验 三 箔 式 应 变 片 的 温 度 效 应一 、 实 验 目 的 ：说 明 温

41、度 变 化 对 应 变 测 试 系 统 的 影 响 。二 、 实 验 原 理 ：温 度 变 化 引 起 应 变 片 阻 值 发 生 变 化 的 原 因 是 应 变 片 电 阻 丝 的 温 度 系 数 及 电 阻 丝与 测 试 中 的 膨 胀 系 数 不 同 。 由 此 引 起 测 试 系 统 输 出 电 压 发 生 变 化 。三 、 实 验 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 电 压 表 、 测 微 头 、 加 热 器 、 温 度 计 （ 可 用仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 验

42、 步 骤 ：1 按 图 （ 1） 接 线 ， 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 热 电 偶 或 集 成 温 度 传 感 器 测 得 。3 开 启 “加 热 ”电 源 ， 观 察 测 试 系 统 输 出 电 压 随 温 度 升 高 而 发 生 的 变 化 。 待电 压 读 数 基 本 稳 定 后 记 下 电 压 值 及 温 度 升 高 值 。4 求 出 温 度 漂 移 值 V T。五 、 注 意 事 项 ：由 于 本 仪 器 中 所 使 用 的 BHF 箔 式 应 变 片 具 有 防 自 蠕 变 性 能

43、， 因 此 温 度 系 数 还是 比 较 小 的 。实 验 四 应 变 电 路 的 温 度 补 偿一 、 实 验 目 的 ：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 。二 、 实 验 原 理 ：用 补 偿 片 法 是 应 变 电 桥 温 度 补 偿 方 法 中 的 一 种 ， 如 图 （ 2） 所 示 。13在 电 桥 中 ， R1 为 工 作 片 ， R2 为 补 偿 片 ， R1 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 路

44、如 原 来 是 平 衡 的 ， 则 温 度 变 化 后R1R4 R2R3， 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 。图 （ 2） 图 （ 3）三 、 实 验 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 电 压 表 、 测 微 头 、 加 热 器 、 温 度 计 （ 可 用仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 验 步 骤

45、：1 按 图 （ 3） 接 好 线 路 ， 图 中 R 和 R 分 别 为 箔 式 工 作 片 和 补 偿 片 。2 重 复 实 验 三 1 4 步 骤 ， 求 出 接 入 补 偿 片 后 系 统 的 温 度 漂 移 ， 并 与 实 验 三 的结 果 进 行 比 较 。五 、 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 1 8 对 接 线 端 分 别是 ： 1 上 梁 半 导 体 应 变 片 ， 2 下 梁 半 导 体 应 变 片 。 3.5 上 梁 箔 式 应 变 工 作 片 ，4.6 下 梁 。 应 变 工 作 片

46、， 7.8 上 、 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 。实 验 五 半 导 体 应 变 计 性 能一 、 实 验 目 的 ：4V RR4V R RWD V差放 电压表VR1 R2R3 R414说 明 半 导 体 应 变 计 的 灵 敏 度 和 温 度 效 应 。二 、 实 验 原 理 ：由 于 材 料 的 阻 值 ， 则 , 当 应slR )21(ldsld变 ， 灵 敏 度 ; 对 于 箔 式 应 变 片 ， K 箔l/)21(/K 1 2 ， 主 要 是 由 形 变 引 起 。 对 于 半 导 体 应 变 计 ， K 半

47、（ / ） / ,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 是 受 温 度 影 响 大 。图 （ 4）三 、 实 验 所 需 部 件 ：直 流 稳 压 电 源 、 电 桥 、 差 动 放 大 器 、 半 导 体 应 变 计 、 测 微 头 、 电 压 表 、 温 度 计（ 可 用 仪 器 中 的 P N 结 温 度 传 感 器 或 热 电 偶 作 测 温 参 考 ） 。四 、 实 验 步 骤 ：1 按 图 （ 4） 接 线 ， R 是

48、 半 导 体 应 变 计 ， 另 一 臂 电 阻 是 电 桥 上 固 定 电 阻 。开 启 电 源 后 预 热 数 分 钟 。2 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 。3 重 新 调 整 测 试 系 统 输 出 为 零 。 记 录 加 温 前 的 工 作 温 度 T。4 打 开 “加 热 ”开 关 ， 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 T。2V RRWDVR2V15五 、 注 意 事 项 ：此 实 验 中 直 流 激 励 电 压 只 能 用 2V， 以 免 引 起 半 导 体 自 热 。实 验 六 半 导 体 应 变 计 直 流 半 桥 测 试 系 统一 、 实 验 目 的 ：通 过 实 际 运 用 的 半 导 体 半 桥 电 路 ， 与 实 验 五 的 半 导 体 单 臂 电 路 进 行 性 能 比 较 ,特 别 是 要 比 较 两 种 测 试 系 统 的 漂 移 现 象 .二 、 实 验 所 需