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温控电加热炉
连接电缆
万用表:
VC9804A,附表笔及测温探头
VC9806,附表笔
三、原理:
(1)热电偶测温原理
由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路,当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流,这表明电路中有电势产生,此电势即为热电势。
图1中T为热端,To为冷端,热电势
错误!
未找到引用源。
本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅(K分度)和镍铬—铜镍(E分度)。
(2)热电偶标定
以K分度热电偶作为标准热电偶来校准E分度热电偶,被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为
式中:
——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。
——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。
——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。
的电阻值
——铂热电阻在0℃时的电阻值
A——系数(=3.96847×
10-31/℃)
B——系数(=-5.847×
10-71/℃2)
将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。
四、步骤:
铂热电阻测量实验步骤如下:
(1)将VC9804型万用表的温度探头置于铂热电阻附近感受相同的温度,万用表置于测温档。
(2)调节调零旋钮“V04调零”,使输出电压为零,电路增益适中。
(3)观察已置于加热炉顶部的铂热电阻,在温度传感器实验模块上,将Pt100铂热电阻的插孔连接至相应的失衡放大电路插孔。
(4)用VC9806型万用表测量V04铂热电阻电路输出端电压。
记录温度值及电压,填入表1。
做出电压-温度曲线,观察其工作线性范围。
五、数据记录及处理:
铂热电阻测量
表1铂热电阻测量数据表
温度/℃
29
33
35
38
45
47
57
63
64
70
74
75
输出电压/V
0.114
0.240
0.323
0.550
0.674
1.03
1.45
1.72
1.86
1.90
2.11
电压——温度曲线
实验二电容式传感器实验
一、实验目的:
了解传感器的基本构造和工作原理,通过实验验证各种传感器的基本特性,学会使用传感器测量非电量的变化,以及转化放大输出的电路。
二、实验原理:
差动变面积型电容传感器,动片上下移动改变与静片的相对面积,形成差动电容,输出经电容变换,桥路放大输出后,显示在电压表中。
三、实验器材:
电容式传感器,电容变换器,差动放大器,低通滤波器,低频振荡源,侧位头。
四、实验步骤:
1、如图接线,电容变换器和差动放大器的增益适度。
2、移动测微头,使电容动片在两静片正中间,此时差放输出为零,以此为起点,上下移动测微头,每次0.5mm,各四次,记录数据如下:
X(mm)
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
V(v)
-0.48
-0.36
-0.20
-0.11
0.12
0.24
0.35
0.50
3、由表格数据会出V—X曲线,求出灵敏度。
K=tanφ=0.24V/mm
实验三差动变压器实验
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
(1)
图
(1)
1.变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段式和三段式,本实验采用三段式结构。
当传感器随着被测体移动时,由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级反向串接,就引出差动输出。
其输出电势则反映出被测体的移动量。
2.由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称,初级线圈的纵向排列的不均匀性,二次级的不均匀、不一致,铁芯B-H特性的非线性等,因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零。
称其为零点残余电压。
3.压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
(观察实验用压电加速度结构)工作时传感器感受与试件相同频率的振动,质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上,由于压电效应,压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、实验所需部件:
差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。
1.按图
(2)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为1.5V。
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。
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。
表1相敏检波器输入/输出关系
测试条件
相敏检波器输入为0时
相敏检波器输入为180时
输出波形
表2差动变压器位移测量系统的输出特性
位移x(mV)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
输出U0(mV)
-1.16
-1.44
-1.73
-2.03
-2.32
-2.61
-2.90
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
-3.0
-0.93
-0.65
-0.38
0.13
0.37
实验四电阻应变式传感器
1.熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用
2.比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度
3.比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度
4.通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理
二.实验内容:
1.单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路,
2.半导体应变式传感器位移测量电路。
三.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。
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。
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.接线无误后开启仪器电源,预热数分钟。
调整电桥WD电位器,使测试系统输出为零。
1.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起点,向上和向下移动各6mm,测微头每移动1mm记录一个差动放大器输出电压值,并列表。
2.计算各种情况下测量电路的灵敏度S。
S=△U/△x
表1金属箔式电阻式应变片单臂电桥
位移x(mm)
-6
-5
-4
-3
-2
-1
1
2
3
4
5
6
120
85
54
30
-34
-74
-108
-147
-184
-235
平均灵敏度S(mV/mm)
35.5
表2金属箔式电阻式应变片双臂电桥
236
180
123
59
-53
-163
-222
-282
-339
57.5
表3半导体应变片双臂电桥
10
11
5580
4050
2610
1290
-980
-2370
-3770
-5300
-6810
-8360
1394
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