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1、将霍尔式传感器安装在6号位移测量实验模块上。
2、5号霍尔式传感器实验模块接±15V电源或用快捷插座与实验台直接连接。(见图5-2) 3、调节音频振荡器频率和幅度旋钮,从0°输出频率为1KHz,用示波器测量,电压峰一峰值为4Vp-p,接入电路中,(注意电压过大会烧坏霍尔元件)。
4、将0°音频电源接入5号霍尔式传感器实验模块的+A端,-B端接地,5号模块欧OUT输出接13号移相、相敏、低通滤波实验模块相敏检波器的P3端,K1、K2选择开关在交流位置。
5、移相器OUT1接相敏P1端,移相器输入接O°相敏输出OUT2接低通滤波输入IN,低通输出OUT3接0-2V数显表。
6、调节测微头(测微头前带有磁钢)使霍尔传感器处于离霍尔元件10mm处,先用示波器观察使霍尔元件调节W1、W2不等位电势为最小,然后从数显表上观察,调节电位器W3、W4使数显表为零。
7、调节测微头使霍尔传感器产生一个较大位移,利用示波器观察相敏检波器输出,(注意移相单元电位器RP1和相敏检波电位器RP1均已调好(也能自己调节),使示波器显示全波整流波形,且数显表显示相对值。
8、使数显表显示为零,然后旋动测微头记下每转动0.2mm时表头读数,填入表5-2。
五、思考题
利用霍尔元件测量位移和振动时,使用上有何限制?
实验十四 差动变压器的位移特性实验
一、实验目的
了解差动变压器位移的工作原理和特性。
二、实验原理
差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段式
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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小,将两只次级反向串接(同名端连接),就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
三、所需器件及模块
6号差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源(音频振荡器)、万用表。
四、实验步骤
1、差动变压器安装在6号位移测量实验模块上。
2、根据图6-1 接线,音频振荡器信号从实验台中0°或180°端子输出,调节音频振荡器的频率,输出频率为4KHZ(可用实验台的频率表监测)。调节输出幅度2Vp-p(可用示波器监测:X轴为0.2ms/div,Y轴A通道为1V/div,B通道为20mV/div)。图中TP1、TP2为初级线,TP3、TP4、TP5次级,都为连接线插座的对应编号。在线圈端点有一点表示的为同名端。接线时,也可以判别初级线圈及次级同名端。判别初级线圈及次级线圈同名端其它方法如下:L1(TP1,TP2)为初级线圈,并设另外两个线圈L2、L3的任一端为同名端。当铁芯左、右移动时,观察示波器中显示的初级线圈波形,次级线圈波形,当次级波形输出幅值变化很大,基本上能过零点,而且相位与初级线圈波形(音频信号Vp-p=2Vp-p波形)比较能同相或反相变化,说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的,否则继续改变连接再判别直到正确为止。如果测量动态范围太小时,可接入14号(交流,全桥,测量,差动放大)模块,测量VO2的输出波形.将L2接入差动放大器的输入VIN+,放大器的负端VIN-接地.
3、旋动测微头,使示波器第B通道显示的波形峰一峰值Vp-p为最小,这时可以左右位移,假设其中一个方向为正位移,另一个方向位移为负,从Vp-p最小开始旋动测微头,每隔2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值,填入下表6-1。再从Vp-p最小处反向位移做实验,在实验过程中,注意左、右位移时,初、次级波形的相位关系。4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表6-1画出Vop-p—X曲线,作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。
五、思考题
1、用差动变压器测量较高频率的振幅,例如10KHz的振动幅值,可以吗?差动变压器测量频率的上限受什么影响?
2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同?
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实验十五 激励频率对差动变压器特性的影响
一、实验目的
了解初线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响。
二、实验原理
差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式
表示式中Lp Pp为初级线圈电感和损耗电阻,Ui、W为激励
电压和频率,M1、M2为初级与两次级间互感系数由关系式可以看出,当初级线圈激励频率太低时,若Rp2>ω2Lp2,则输出电压Uo受频率变动影响较大,且灵敏度较低,只有当ω2Lp2>Rp2,时输出Uo与ω无关,当然ω过高会使线圈寄生电容增大,对性能稳定不利。
三、所需器件及模块
6号差动变压器实验模块、示波器。
四、实验步骤
1、 将差动变压器传感器安装在6号位移测量实验模块上。
2、 调音频信号输出频率为1KHZ,Vp-p=2V。从0°输出(用实验台频率计显示频率)利用示波器第A通道观察L2、L3(两个次级)两端“0”输出,移动铁芯至输出信号最小时的位置(大约在线圈中心位置)。
3、 示波器A通道读数,旋动测微头,向左(或右)旋到离中心位置2.50mm处,有较大的输出。将测试结果记入表6-2。
4、 分别改变激励频率从1KHZ—9KHZ,幅值不变,利用示波器A通道监视L1输出电压,将测试结果记入表6-2
5、作出幅频特性曲线。
五、思考题
如何选择差动变压器最佳工作频率?
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实验十六 差动变压器的零点残余电压补偿实验
一、实验目的
了解差动变压器零点残余电压补偿方法。
二、实验原理
由于差动变压器二只次级线圈L2、L3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。三、所需器件及模块音频振荡器、测微头、6号差动变压器实验模板、14号交直流、全桥测量差动放大实验模块、示波器。
三、实验步骤
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1、将差动变压器传感器安装在6号位移测量实验模块上。
2、按图 6-1接线,音频信号源从180°或0°插口输出,14号交直流、全桥测量差动放大实验模块W1、C1、R1、W2为电桥单元中调平衡网络。
3、利用示波器调整180°音频振荡器输出为2Vp-p峰一峰值。把14号交直流、全桥测量差动放大实验模块的交流电桥CD端接入仪器放大器Vin+、Vin-输入端。4、调整测微头,使差动放大器输出电压最小。
5、依次调整W1、W2,使输出电压隆至最小。
6、将B通道的灵敏度提高,观察零点残余电压的波形,注意与激励电压相比较。7、从示波器上观察差动变压器的零点残余电压值(峰一峰值)。(注:这时的零点残余电压是经放大后的零点残余电压,实际零点残余电压=V零点p-p/K,K++为放大倍数)。
五、思考题
1、 请分析经过补偿后的零点残余电压波形。 2、本实验也可用图 所示线路,请分析原理。
实验十七 差动变压器的振动测量
一、实验目的
了解差动变压器测量振动的方法。
二、实验原理
利用差动变压器测量动态参数与测位移量的原理相同。
三、所需器件及模块
3A差动变压器振动测量实验模块、1-30Hz信号源、500-10KC低频信号源、13号移相、相敏、低通、滤波实验模块、14号交直流、全桥测量差动放大实验模块、示波器。 四、实验步骤
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