1.2.2电涡流式传感器幅频性能测量及应用一、实验目的通过实验掌握用电涡流传感器测量振动的原理和方法。二、所需单元和部件涡流变换器，涡流式传感器探头，铁测片，测微器，V/F表，直流稳压电源，差动放大器，电桥，低频荡荡器（激振器I）。三、有关旋钮的初始位置直流稳压电源置于-10V档，V/F表置于20V档，差动放大器增益旋钮置于最小。四、注意事项1、实验过程中，低频振荡器“激振器”的调幅旋钮不能过大，以振动圆平台振动时不碰撞其它物体为佳。2、实验中，差动放大器与电桥平衡网络组成一个电平移位电路，使得系统在最佳工作点的输出为零，以便反映出位移的正负值（以工作点为基准）。3、如果加大涡流式传感器探头与被测物体初始间距，虽然可测量较大的振幅，但会产生明显的失真。4、实验过程中，按图接线，但涡流探头的位置不能变动。五、实验内容1、根据图1.2的电路结构，将涡流传感器探头，涡流变换器，电压表连接起来，组成一个测量线路。电涡流涡流电压表示波器传变换器器1感Wa-10V图1.2电涡流传感器接线图4
4 1.2.2 电涡流式传感器幅频性能测量及应用 一、实验目的 通过实验掌握用电涡流传感器测量振动的原理和方法。 二、所需单元和部件 涡流变换器，涡流式传感器探头，铁测片，测微器，V/F 表，直流稳压电源，差动放大器， 电桥，低频荡荡器（激振器 I）。 三、有关旋钮的初始位置 直流稳压电源置于-10V 档，V/F 表置于 20V 档，差动放大器增益旋钮置于最小。 四、注意事项 1、实验过程中，低频振荡器“激振器 I”的调幅旋钮不能过大，以振动圆平台振动时不碰 撞其它物体为佳。 2、实验中，差动放大器与电桥平衡网络组成一个电平移位电路，使得系统在最佳工作点的 输出为零，以便反映出位移的正负值（以工作点为基准）。 3、如果加大涡流式传感器探头与被测物体初始间距，虽然可测量较大的振幅，但会产生明 显的失真。 4、实验过程中，按图接线，但涡流探头的位置不能变动。 五、实验内容 1、根据图 1.2 的电路结构，将涡流传感器探头，涡流变换器，电压表连接起来，组成一个 测量线路。 + -10 V 电 涡 流 传 器 感 Wd - 涡流 变换器 示波器 电压表 图 1.2 电涡流传感器接线图
2、转动测微器，振动圆平台中间的磁铁与测微头分离，测微头缩至测微器中使其不至于再被吸住（这时圆平台处于自由静止状态），适当调节涡流传感器探头的高低位置，以实验1.1的结果（线形范围的中点为佳）为参考。3、调节电桥平衡网络Wd，电压表读数为零。4、去除差动放大器与电压表的连线，差动放大器的输出与示波器连起来，示意图见1.2。V/F表用2KHz档，低频振荡器的输出端与频率表的输入端连接起来。5、固定低频振荡器的幅值旋钮至某一位置（振动圆平台谐振时不碰撞其它物体），调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值电压填入下表。6、同时用双线示波器另一端通道观察涡流变换器输入端的调幅波。7、改变低频振荡器输出信号的频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器可以看到变换器输出波形有失真现象，说明电涡流式传感器的振幅测量范围是很小的。F (Hz)V(P-P)六、实验设备1、CSY一10型传感器实验仪。2、双线示波器。七、仪器说明书见附录。八、实验报告1、根据测试结果，画出电涡流传感器幅频特性曲线。2、可以知道圆平台的自振频率大约是多少。3、如果已知被测振动圆平台的振幅为0.2mm，传感器是否一定要安装在最佳工作点。4、如果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍干分重要。1.2.3被测体材料对电涡流式传感器的影响一、实验目的通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。二、所需单元和部件涡流变换器，涡流式传感器探头，（铁、铝、铜）质测试片，测微器，V/F表。三、有关旋钮的初始位置V/F表置于20V档。5
5 2、转动测微器，振动圆平台中间的磁铁与测微头分离，测微头缩至测微器中使其不至于再 被吸住（这时圆平台处于自由静止状态），适当调节涡流传感器探头的高低位置，以实验 1.1 的 结果（线形范围的中点为佳）为参考。 3、调节电桥平衡网络 Wd，电压表读数为零。 4、去除差动放大器与电压表的连线，差动放大器的输出与示波器连起来，示意图见 1.2。 V/F 表用 2KHz 档，低频振荡器的输出端与频率表的输入端连接起来。 5、固定低频振荡器的幅值旋钮至某一位置（振动圆平台谐振时不碰撞其它物体），调节频 率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值电压填入下表。 6、同时用双线示波器另一端通道观察涡流变换器输入端的调幅波。 7、改变低频振荡器输出信号的频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器可以看到变换器 输出波形有失真现象，说明电涡流式传感器的振幅测量范围是很小的。 F（Hz） V(P-P) 六、实验设备 1、CSY — 10 型传感器实验仪。 2、双线示波器。 七、仪器说明书 见附录。 八、实验报告 1、根据测试结果，画出电涡流传感器幅频特性曲线。 2、可以知道圆平台的自振频率大约是多少。 3、如果已知被测振动圆平台的振幅为 0.2mm，传感器是否一定要安装在最佳工作点。 4、如果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要。 1.2.3 被测体材料对电涡流式传感器的影响 一、实验目的 通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。 二、所需单元和部件 涡流变换器，涡流式传感器探头，（铁、铝、铜）质测试片，测微器，V/F 表。 三、有关旋钮的初始位置 V/F 表置于 20V 档
四、注意事项1、更换测试片，被测物体与涡流传感器探头平面必须平行，探头尽可能对准被测体中间。2、有必要时可以多测几个数据，便于统计计算。五、实验内容1、转动测微器，振动圆平台中间的磁铁与测微头相吸，圆平台处于（目测）水平位置，按注意事项调整好涡流传感器探头（这时被测铁片与电涡流传感器探头平面相接）。2、根据实验图1.3的电路结构，将电涡流传感器探头，涡流变换器，电压表，示波器连接起来，组成一个测量线路。电涡流涡流表电压示波器传变换器7器感图1.3电涡流传感器接线图2、往下旋动测微器，使圆平台的自由端往下产生位移，从而改变被测物体与涡流变换器探头之间距离（刚开始时，电压表显示的数值可能为零，一直到有一定距离后才会发生变化），这时的数据作为起始数据。每位移0.25mm，记一个电压表数值，将所记数据填入下表。3、将铁质测试片换下，按装上铝质测试片，和铜质测试片。重复实验1、2、3，根据所得数据分别计算灵敏度S。S=△VI△X（式中△V为电压变化，△X为相应的平台端位移变化）进一步比较不同被测物体的线性范围和灵敏度。在同一坐标轴上作出V一X曲线。4、分别找出各被测物体的线性范围，灵敏度，最佳工作点（双向或单向），并进行比较。0.0X(mm)V铁(V)V铝(V)V铜(V)六、实验设备1、CSY一10型传感器实验仪。2、双线示波器。七、仪器说明书见附录。6
6 四、注意事项 1、更换测试片，被测物体与涡流传感器探头平面必须平行，探头尽可能对准被测体中间。 2、有必要时可以多测几个数据，便于统计计算。 五、实验内容 1、转动测微器，振动圆平台中间的磁铁与测微头相吸，圆平台处于（目测）水平位置，按 注意事项调整好涡流传感器探头（这时被测铁片与电涡流传感器探头平面相接）。 2、根据实验图 1.3 的电路结构，将电涡流传感器探头，涡流变换器，电压表，示波器连接 起来，组成一个测量线路。 2、往下旋动测微器，使圆平台的自由端往下产生位移，从而改变被测物体与涡流变换器探 头之间距离（刚开始时，电压表显示的数值可能为零，一直到有一定距离后才会发生变化）， 这时的数据作为起始数据。每位移 0.25mm，记一个电压表数值，将所记数据填入下表。 3、将铁质测试片换下，按装上铝质测试片，和铜质测试片。重复实验 1、2、3，根据所得 数据分别计算灵敏度 S。S = ΔV/ΔX（式中ΔV 为电压变化，ΔX 为相应的平台端位移变化） 进一步比较不同被测物体的线性范围和灵敏度。在同一坐标轴上作出 V—X 曲线。 4、分别找出各被测物体的线性范围，灵敏度，最佳工作点（双向或单向），并进行比较。 X(mm) 0.0 V 铁（V） V 铝（V） V 铜（V） 六、实验设备 1、CSY — 10 型传感器实验仪。 2、双线示波器。 七、仪器说明书 见附录。 电 涡 流 传 器 感 图 1.3 电涡流传感器接线图 表电压 示波器 涡流 变换器
八、实验报告1、使用铁测片时，刚开始，电压表显示的数值为零，一直到有一定距离后才会发生变化而使用铝测片时，刚开始，电压表显示的数值不为零，这是为什么。2、从实验中得出什么结论？1.2.4差动变压器式电感传感器性能研究一、实验目的了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况。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组成。把初级线圈作为差动变压器的激励源线圈用，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向串接而成，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1.4A。R1MaR3Lk1Mb图1.4A差动变压器原理接线图A三、所需单元和部件差动变压器式电感传感器，音频振荡器，测微头。四、有关旋钮的初始位置音频振荡器的频率为5KHz，Lv输出幅度为峰峰2V。五、注意事项1、音频振荡器的信号必须从Lv输出端输出，双线示波器第一通道灵敏度500mV/格，第二通道10mV/格。2、振动圆平台处于（目测）水平位置时，示波器上观察到的差动变压器式传感器的输出端信号应为最小，否则要调整电感中磁棒的位置。3、差动变压器次级的两个线圈必须接成差动形式（同名端相接）。六、实验内容1、根据图1.4B的电路结构，将差动变压器式电感传感器，音频振荡器，示波器连接起来，组成一个测量线路。示波器探头分别接至差动变压器式电感传感器的输入端和输出段。eW25KHz第二通道示波器7第一通道2图1.4B测试电路图
7 八、实验报告 1、使用铁测片时，刚开始，电压表显示的数值为零，一直到有一定距离后才会发生变化， 而使用铝测片时，刚开始，电压表显示的数值不为零，这是为什么。 2、从实验中得出什么结论？ 1.2.4 差动变压器式电感传感器性能研究 一、实验目的 了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况。 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组成。把初级线圈作为差动变压器的 激励源线圈用，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向串接而 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 1.4A。 V V F 三、所需单元和部件 差动变压器式电感传感器，音频振荡器，测微头。 四、有关旋钮的初始位置 音频振荡器的频率为 5KHz，Lv 输出幅度为峰峰 2V。 五、注意事项 1、音频振荡器的信号必须从 Lv 输出端输出，双线示波器第一通道灵敏度 500mV/格，第二 通道 10mV/格。 2、振动圆平台处于（目测）水平位置时，示波器上观察到的差动变压器式传感器的输出端 信号应为最小，否则要调整电感中磁棒的位置。 3、差动变压器次级的两个线圈必须接成差动形式（同名端相接）。 六、实验内容 1、根据图 1.4B 的电路结构，将差动变压器式电感传感器，音频振荡器，示波器连接起 来，组成一个测量线路。示波器探头分别接至差动变压器式电感传感器的输入端和输出段。 Ma R2 图 1.4 A 差动变压器原理接线图 A R1 R3 Lo Lo Lk Mb 图 1.4 B 测试电路图 示波器 第一通道 5KHz 第二通道 •
2、转动测微器，振动圆平台处于（目测）水平位置，再向上转动测微器5mm，圆平台的自由端往上位移。3、用手提压差动变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。4、向下转动测微器，圆平台的自由端产生位移。每位移△Xmm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度S。S=△VI△X（式中。△X为相应的平台端位移变化，△V为电压变化），读数过程中注意初、次级波形的相位关系。并作出V一X关系曲线。5、仔细调节测微头，使次级线圈的输出波形调至最小，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元/2，是“基频”分量。(mm)0.0V(mV)七、实验设备1、CSY一10型传感器实验仪。2、双线示波器。八、仪器说明书见附录。九、实验报告1、根据实验结果，画出Vo(P-P)一X曲线，指出线性工作范围。2、电感中磁棒的位置由上到下移动，双线示波器观察到的波形相位发生怎样的变化。3、用测微器调节振动圆平台位置，使示波器上观察到的差动变压器式电感传感器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么，由于什么原因造成。1.2.5差动变压器式电感传感器零点残余电压的补偿：（不做）一、实验目的由于零残电压的存在会造成差动变压器式电感传感器的不灵敏区，如此电压经过放大器还会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作，因此必须采用适当的方法进行补偿抵消。二、实验原理8
8 2、转动测微器，振动圆平台处于（目测）水平位置，再向上转动测微器 5mm，圆平台的自 由端往上位移。 3、用手提压差动变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否过零翻转，如不能则改变两个 次级线圈的串接端。 4、向下转动测微器，圆平台的自由端产生位移。每位移ΔX mm，用示波器读出差动变压 器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度 S。S = ΔV/ΔX（式中。ΔX 为相应的 平台端位移变化，ΔV 为电压变化），读数过程中注意初、次级波形的相位关系。并作出 V — X 关系曲线。 5、仔细调节测微头，使次级线圈的输出波形调至最小，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。 X（mm） 0.0 V(mV) 七、实验设备 1、CSY — 10 型传感器实验仪。 2、双线示波器。 八、仪器说明书 见附录。 九、实验报告 1、根据实验结果，画出 VO（P-P）— X 曲线，指出线性工作范围。 2、电感中磁棒的位置由上到下移动，双线示波器观察到的波形相位发生怎样的变化。 3、用测微器调节振动圆平台位置，使示波器上观察到的差动变压器式电感传感器的输出端 信号为最小，这个最小电压称作什么，由于什么原因造成。 1.2.5 差动变压器式电感传感器零点残余电压的补偿 （不做） 一、实验目的 由于零残电压的存在会造成差动变压器式电感传感器的不灵敏区，如此电压经过放大器还 会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作，因此必须采用适当的方法进行补偿抵消。 二、实验原理 •