6. 相敏检波器 可检波电压频率0-10KHz允许最大输入电压10Vp-p 极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路

7. 电荷放大器 电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。 8．低通滤波器 由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。 9．涡流变换器 输出电压≥|8|V（探头离开被测物）

变频调幅式变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件 10．光电变换座 由红外发射、接收管组成。 （三）二套显示仪表 1．数字式电压/频率表：3位半显示，电压范围0—2V、0—20V，频率范围3Hz—2KHz、10Hz—20KHz，灵敏度≤50mV。

2.指针式毫伏表：85C1表，分500mV、50mV、5mV三档，精度2.5% （四）二种振荡器

1.音频振荡器：0.4KHz—10KHz输出连续可调，Vp-p值20V输出连续可调，180°、0°反相输出，LV端最大功率输出电流0.5A。

2.低频振荡器：1-30Hz输出连续可调，Vp-p值20V输出连续可调，最大输出电流0.5A，Vi端可提供用做电流放大器。 （五）二套悬臂梁、测微头

双平行式悬臂梁二副（其中一副为应变梁，另一副装在内部与振动圆盘相连），梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行位移与振动实验（右边圆盘式工作台由“激振I带动，左边平行式悬臂梁由Ⅱ带动）。 （六）电加热器二组

电热丝组成，加热时可获得高于环境温度30℃左右的升温。 （七）测速电机一组

由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光电开关、光纤传感器配合进行测速 （八）二组稳压电源

直流±15V，主要提供温度实验时的加热电源，最大激励1.5A。 ±2V—±10V分五档输出，最大输出电流1.5A。提供直流激励源。 （九）计算机联接与处理

数据采集卡：十二位A/D转换，采样速度10000点/秒，采样速度可控制，采样形式多样。标准RS-232接口，与计算机串行工作。

良好的计算机显示界面与方便实用处理软件，实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件存取打印。

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。仪器下部面板左下角处的开关为控制处理电路±15V的工作电源，进行实验时请勿关掉，为保证仪器正常工作，严禁±15V电源间的相互短路，建议平时将此两输出插口封住。 指针式毫伏表工作前需对地短路调零，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，而非工业应用型的传感器定量测试。

三、各电路和传感器性能建议通过以下实验检查是否正常。

1.应变片及差动放大器，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。各接线图两个节点间即一实验接插线，接插线可多根迭插。 2.热电偶，接入差动放大器，打开“加热”开关，观察随温度升高热电势的变化。 3.热敏式，进行“热敏传感器实验”，电热器加热升温，观察随温度升高，电阻两端的阻值变化情况，注意热敏电阻是负温度系数。

4.P-N结温度传感器，进行P-N结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。

5.进行“移相器实验”用双踪示波器观察两通道波形。 6.进行“相敏检波器实验”，相敏检波器端口序数规律为从左至右，从上到下，其中5端为参考电压输入端。

7.进行“电容式传感器特性”实验，当振动圆盘带动动片上下移动时，电容变换器Vo端电压应正负过零变化。

8.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，旋动测微仪带动反射片位置变化，从差动放大器输出端读出电压变化值。

9.进行光纤（光电）式传感器测速实验，从F/V表Fo端读出频率信号。F/V表置2K档。 10.低通滤波器：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。

11.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。

12.进行“霍尔式传感器直流激励特性”实验，直流激励信号不能大于2V。

13.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，用示波器观察输出波形，参见图13。

14.进行“电压加速度传感器”实验，此实验与上述第十一项内容均无定量要求。

15.进行“电涡流传感器的静态标定”实验，接线参照图19，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，右上端端口为输出经整流后的直流电压。 16.进行“扩散硅压力传感器”实验，注意MPX压力传感器为差压输出，故输出信号有正、负两种。

17.进行“气敏传感器特性”实验，观察输出电压变化。 18.进行“湿敏传感器特性演示”实验。 19.进行“光敏电阻”实验。 20.进行“硅光电池”实验。 21.进行“光电开关（反射）”实验。

22.进行“热释电传感器”实验。以上17项起实验均为演示性质，无定量要求。

23.如果仪器是带微机接口和实验软件的，请参阅《微机数据采集系统软件》使用说明。数据采集卡已装入仪器中，其中A/D转换是12位转换器。

仪器后部的RS232接口与计算机串行口相接，信号采集前请正确设置串口，否则计算机将收不到信号。

仪器工作时需要良好的接地，以减小干扰信号，关尽量远离电磁干扰源。 仪器的型号不同，传感器种类不同，则检查项目也会有所不同。 上述检查及实验能够完成，则整台仪器各部分均为正常。 实验时请注意实验指导书中的实验内容后的“注意事项”，要在确认接线无误的情况下再开启电源，要尽量避免电源短路情况的发生，实验工作台上各传感器部分如位置不太正确可松动调节螺丝稍作调整，用手按下振动梁再松手，各部分能随梁上下振动而无碰擦为宜。 本实验仪器需防尘，以保证实验接触痕好，仪器正常工作温度0℃-40℃

第二章 实验指导

实验一 金属箔式应变片性能一单臂电桥 （910型 998B型）

实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。

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ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时， 态工作，则有

。

由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。

所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源。

旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 实验步骤：

（1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 （2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。

（3）根据图1接线。R1、R2、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，F/V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W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。 （4）将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（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F/V表显示最小，再旋动动测微头，使F/V表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

；当二个应变片组成差动状

；用四个应变片组成二个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R，

图 1

（5）往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F/V表显示的值。建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm记一个数值填入下表：

位移（mm）电压（mv）

（6）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为相应F/V表显示的电压相应变化）。

（7）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，让学生组桥容易。 （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。 （3）电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA。

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（见附录一），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。

*实验一 金属箔式应变片性能一单臂电桥

（ 998型）

实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、F/V表、主、副电源。 旋钮初始位置：

直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 实验步骤：

（1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表各贴二片受力应变片。 （2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。

（3）根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；R4=Rx为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档。开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，等待数分分钟后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。

图 1

（4）在传感器上放上一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个娄值并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度S= V/ W，并作出V-W关系曲线， V为电压变化率， W为相应的重量变化率。 重量（g）电压（mV）

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，让学生组桥容易。 （2）为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小差动放大增益，此时差动放大器不必重调零。

（3）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。 （4）电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA。 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（见附表一），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 金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较

（910型 998B型）

实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。 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ΔR/R、2ΔR/R、4ΔR/R。根据戴维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/ΔR/R，于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为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。 所需单元和部件：

直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、测微头、双平行梁、应变片、主、副电源。 有关旋钮的初始位置：

直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。 实验步骤：

（1）按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。

（2）按图1接线，图中Rx=R4为工作片，r及W1为电桥平衡网络。 （3）调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到±4V档。选择适