《机械工程测试技术》实验指导书..docVIP

《机械工程测试技术》实验指导书 实验一、霍尔传感器的直流激励实验原理 当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。本实验仪为霍尔位移传感器。在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。实验步骤 有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。 .RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指示并填入下表 X(mm） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V(v) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 X(mm) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V(v) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V-X曲线, 指出线性范围?? 实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。思考题 为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何直流实验步骤 按图7－1差动放大器“+”、“－”输入端对地短接，旋动放大器调零电位器，使低通滤波器输出为零。电容变换器增益，处于最大位置（顺时针到头）。 　 　 差动放大器增益旋钮开到中间，V/F表打到2V档，调节测微头，使输出为零。 旋动测微头，改变振动台位置，每次0.5mm，记下此时测微器的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片复盖面积最大为止。 X(mm) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V(v) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 退回测微器至初始位置。并开始以相反方向旋动。同上法记下X（mm)及V（v）值： X(mm) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V(v) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 V－X思考题 ?? 1. 为什么要采用差动电容结构？ ?? 2. 观察差动电容传感器，试推导覆盖面积而变化的表达式。（设差动电容分别为C1、C2） 金属箔式应变片单臂单桥实验原理???? 金属箔式应变片是利用栅状金属片代替栅状金属丝。金属箔栅上丝系用光刻技术制造,线条均匀,尺寸准确,限值一致性好。箔片厚约1~10μm,散热性好。把应变片用特制胶水粘固再弹性元件或需要测量变形的物体表面上。在外力的作用下,电阻丝随该物体一起变形,其电阻值发生相应变化。由此被测量转换为电阻变。.单臂单桥这里是直流电桥,四个桥臂电阻分别为R1、R2、R3、R4,其中R4为电阻应变片。电桥调对称平衡后R1=R2,R3=R4。这是通常所说的第一种对称电桥,电桥工作在第一种对称形式下可获得最大的灵敏度。   实验步骤 将差动放大其调零(方法见前面介绍差动放大器).调好后调零电位器不动,差动放大器增益电位器适当减少观察梁上的应变片根据图3-1的电路结构,利用电桥单元的接线柱和调零网络,用导线连接好测量线路(差动放大器接成同相反均可) 上测微投,旋紧固定螺钉,转动测微头使双平行梁处于水平位置(目测)将直流稳压电源开关打开±4V档,预热数分钟,调整直流电桥平衡电位器RD,使电压表指示为零旋动测微头,记下梁端位移与表头显示电压的数值,每1mm记下位移指示值和电压表显示数值.填入下表: 位移mm 　 　 　 　 　 　 　 　 　 电压V 　 　 　 　 　 　 　 　 　 7.根据所得结果计算系统的灵敏S,并作出V-X关系曲线。 ?? ?? S＝△V/△X 8.若紧接着做下一个实验则不用拆接线.金属/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．重复上实验的步骤，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