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实验手册实验一传感器认知与测试实验5.1实验目的了解和熟悉差动变压器式位移传感器的工作原理及其技术指标。5.2实验要求1、了解FT81位移传感器的工作原理与特性；2、测量并记录位移传感器的移动距离与输出电压；3、画出Uo—X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点。5.3实验原理5.3.1基本原理传感器的结构原理如图5-1所示。其中由三个固定绕组和一个活动铁心，而固定绕组的布置形式有两种：图5-1（a）是将初级绕组绕在中间，每个次级绕组分别绕在两端；图5-1（b）是将初级绕组绕在两个磁极绕组的外面。他们的电路原理图均可由图5-1（c）表示。图5-1差动变压器式位移传感器（a）初级绕组在中间；（b）初级绕组在外面；（c）电路原理图当初级绕组通以交流电时，两个次级绕组均有感应电动势产生。现将两个次级绕组引线的首端分别引出，两个末端接在一起。当铁心置于两个次级绕组中间时对称位置时，则两个次级绕组（W1，W2）所产生的感应电动势之差为零。如果铁心向第一次级绕组W1方向移动，则W1的感应电动势增加，而W2的感应电动势相应地减小，它们的瞬时值方向相同，但大小不同，其差值就是传感器的输出，并且动铁心位移方向不同，还有不同的极性的显示。传感器的输出电势210UUU（5－1）式中，U1——W1的感应电动势；U2——W2的感应电动势。如果铁心向W2移动时，则有120UUU（5－2）5.3.2测量电路图5-2所示差动变压器式位移传感器的测量电路。这是属于半波解调测量电路。在其初级绕组W0上不需加400Hz的激磁电压，并要求其幅值及频率恒稳不变，否则将引入测量误差。图5-2半波解调测量电路另一种测量电路为全波解调电路，并且还包括了提供初级绕组激磁电压，如图5-3所示。图5-3全波解调测量电路5.3.3FT81位移传感器FT81位移传感器是采用差动变压器(LVDT)原理，传感器内的专用电路产生音频电压为LVDT励磁，同时将LVDT的二次电压解调、滤波成与位移量成线性关系的直流缓变信号后输出。用户使用时只需提供直流稳定电压,即可获得直流电压输出。如图5-4所示为FT81位移传感器外形与接线图。图5-4FT81位移传感器外形与接线图主要技术条件：供电电压：直流6～12V环境温度：0～+60℃温度系数：零点≤0.008％／℃量程≤0.02％／℃纹波系数：≤30mV(r.m.s.)引出电缆：SBVPV/4x0.3屏蔽电缆2～3米最大外径6.5mm5.4实验步骤1)按如图5-6所以连接电源，电源选择直流6-12V；2)将位移传感器输出端连接至万用表电压档；3)测量方法：如图5-5示用两把尺子推动传感器的可移动芯，测量可移动芯的长度X0图5-5测量方法图示（黑色粗线为尺子）4)寻找零点：将位移传感器的可移动芯从最外缓慢推移到顶，观察万用表读数，记录当输出电压为零的点，用直尺测量可移动芯的长度X0，即传感器位移为零的点；5)测量位移与输出电压将传感器的可移动芯由外往内缓慢的推动，一次测量不同点的位移与输出电压，并将结果记录在表格中。多次重复步骤(3)、(4);6)作出Uo—ΔX曲线，并分析实验结果5.5实验结果1、FT81位移传感器实验结果输入电压Ui=_________组别位移ΔX(mm)Uo(V)组别位移ΔX(mm)Uo(V)11121231341451561671781891910202、作出Uo—ΔX曲线，并分析实验结果实验二基础一、实验板介绍网络测控的实验二、三、四在图1所示的多功能信号调理实验板上完成。该实验板包括了放大部分，滤波部分及数据采集部分三大部分功能。其中放大部分由同相放大、反相放大、多级放大及仪用放大四部分组成；滤波部分由低通滤波、高通滤波、带通滤波及带阻滤波四部分组成，并且该滤波部分还包括了信号源的产生及信号的叠加，送给下一级滤波电路进行滤波；数据采集部分包括了数字量输入、数字量输出、模拟量输入及模拟量输出。实验板实物图及主要导线的连接如图1所示：图1多功能信号调理实验板二、电源、信号发生器和示波器的使用1)、电源A、面板及面板中各元件的作用：如图2所示为实验室中常用的电源，用来给实验板提供所需电源。从右至左依次为+12V，GND，-12V从右至左依次为+5V，+5VGND信号源与信号叠加部分12VGND滤波部分12VGND连接数据采集卡右正左负AO部分的正输出端AO部分的负输出端，即5VGND开关统一为：向右断开，向左闭合连接数据采集卡左正右负连接数据采集卡上负下正三个灯从右至左依次为+5V的灯，+12V的灯，-12V的灯图2电源面板图（1、4）电表或数字表：指示主路输出电压、电流值。（5）从路稳压输出电压调节旋钮：调节从路输出电压值。（6）从路稳流输出电流调节旋钮：调节从路输出电流值。（即限流保护点调节）（7）电源开关：当此电源开关被置于“ON”时（即开关被揿下时），机器处于“开”状态，此时稳压指示灯亮或稳流指示灯亮。反之，机器处于“关”状态（即开关弹起时）。（8）从路稳流状态或二路电源并联状态指示灯：当从路电源处于稳流工作状态时或二路电源处于并联状态时，此指示灯亮。（9）从路稳压状态指示灯：当从路电源处于稳压工作状态时，此指示灯亮。（10）从路直流输出负接线柱：输出电压的负极，接负载负端。（11）机壳接地端：机壳接大地。（12）从路直流输出正接线柱：输出电压的正极，接负载正端。（13）二路电源独立、串联、并联控制开关。（14）二路电源独立、串联、并联控制开关。（15）主路直流输出负接线柱：输出电压的负极，接负载负端。（16）机壳接地端：机壳接大地。（17）主路直流输出正接线柱：输出电压的正极，接负载正端。（18）主路稳流状态指示灯：当主路电源处于稳流工作状态时，此指示灯亮。（19）主路稳压状态指示灯：当主路电源处于稳压工作状态时，此指示灯亮。（20）固定5V直流电源输出负接线柱：输出电压负极，接负载负端。（21）固定5V直流电源输出正接线柱：输出电压正极，接负载正端。（22）主路稳流输出电流调节旋钮：调节主路输出电流值（即限流保护点调节）。（23）主路稳压输出电压调节旋钮：调节主路输出电压值。B、使用：①双路可调电源独立使用：i、将(13)和(14)开关分别置于弹起位置（即位置）ii、可调电源作为稳压源使用时，首先应将稳流调节旋钮（6）和（22）顺时针调节到最大，然后打开电源开关（7），并调节电压调节旋钮（5）和（23），使从路和主路输出直流电压至需要的电压值，此时稳压状态指示灯（9）和（19）发光。iii、可调电源作为稳流源使用时，在打开电源开关（7）后，先将稳压调节旋钮（5）和（23）顺时针调节到最大，同时将稳流调节旋钮（6）和（22）反时针调节到最小，然后接上所需负载，再顺时针调节稳流调节旋钮（6）和（22），使输出电流至所需要的稳定电流值。此时稳压状态指示灯（9）和（19）熄灭，稳流状态指示灯（8）和（18）发光。iv、在作为稳压源使用时稳流电流调节旋钮（6）和（22）一般应该调至最大，但是本电源也可以任意设定限流保护点。设定办法为，打开电源，反时针将稳流调节旋钮（6）和（22）调到最小，然后短接输出正、负端子，并顺时针调节稳流调节旋钮（6）和（22），使输出电流等于所要求的限流保护点的电流值，此时限流保护点就被设定好了。v、若电源只带一路负载时，为延长机器的使用寿命减少功率管的发热量，请使用在主路电源上。②双路可调电源串联使用：i、将（13）开关按下（即位置）(14)开关置于弹起(即位置)此时调节主电源电压调节旋钮（23），从路的输出电压严格跟踪主路输出电压。使输出电压最高可达两路电流的额定值之和（即端子（10）和（17）之间电压）。ii、在两路电源串联以前应先检查主路和从路电源的负端是否有联接片于接地端相联，如有则应将其断开，不然在两路电源串联时将造成从路电源的短路。iii、在两路电源处于串联状态时，两路的输出电压由主路控制但是两路的电流调节仍然是独立的。因此在两路串联时应注意（6）电流调节旋钮的位置，如旋钮（6）在反时针到底的位置或从路输出电流超过限流保护点，此时从路的输出电压将不再跟踪主路的输出电压。所以一般两路串联时应旋钮（6）顺时针旋到最大。iv、在两路电源串联时，如有功率输出则应用与输出功率相对应的导线将主路的负端和从路的正端可靠短接。因为机器内部是通过一个开关短接的，所以当有功率输出时短接开关将通过输出电流。长此下去将无助于提高整机的可靠性。③双路可调电源并联使用：i、将（13）开关按下（即位置）（14）开关也按下（即位置）此时两路电源并联，调节主电源电压调节旋钮（23），两路输出电压一样。同时从路稳流指示灯（8）发光。ii、在两路电源处于并联状态时，从路电源的稳流调节旋钮（6）不起作用。当电源做稳流源使用时，只需调节主路的稳流调节旋钮（22），此时主、从路的输出电流均受其控制并相同。其输出电流最大可达二路输出电流之和。iii、在两路电源并联时，如有功率输出则应用与输出功率对应的导线分别将主、从电源的正端和正端、负端和负端可靠短接，以使负载可靠的接在两路输出的输出端子上。不然，如将负载只接在一路电源的输出端子上，将有可能造成两路电源输出电流的不平衡，同时也有可能造成串并联开关的损坏。C、注意事项：①本电源设有完善的保护功能，5V电源具有可靠的限流和短路保护功能。两路可调电源具有限流保护功能，由于电路中设置了调整管功率损耗控制电路，因此当输出发生短路现象时，此时大功率调整管上的功率损耗并不是很大，完全不会对本电源造成任何损坏。但是短路时本电源仍有功率损耗，为了减少不必要的机器老化和能源消耗，所以应尽早发现并关掉电源，将故障排除。②输出空载时限流电位器逆时针旋足（调为0时）电源即进入非工作状态，其输出端可能有1V左右的电压显示，此属正常现象，非电源之故障。③使用完毕后，请放在干燥通风的地方，并保持清洁，若长期不使用应将电源插头拔下后再存放。④对稳定电源进行维修时，必需将输入电源断开。⑤因电源使用不当或使用环境异常及机内元器件失效等均可能引起电源故障，当电源发生故障时，输出电压有可能超过额定输出最高电压，使用时务请注意！仅防造成不必要的负载损坏。⑥三芯电源线的保护接地端，必须可靠接地，以确保使用安全！2)、示波器示波器是一种综合性的电信号特性测试仪。用它可以直接显示出电信号的波形，测量幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。面板上包括旋钮和功能按键。旋钮的功能与其它示波器类似。显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键（自上而下定义为1号至5号）。通过它们，您可以设置当前菜单的不同选项；其它按键为功能键，通过它们，您可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。图3示波器前面板图4面板操作说明图本手册表示定义：本手册对于按键的文字表示与面板上按键的标识相同。值得注意的是，MENU功能键的标识用一四方框包围的文字所表示，如MEASURE，代表前面板上的一个标注着Measure文字的透明功能键；标识为的多功能旋钮，用（）表示；两个标识为POSITION的旋钮，用表示；两个标识为SCALE的旋钮，用表示；标识为LEVEL的旋钮，用表示；菜单操作键的标识用带阴影的文字表示，如波形存储，表示存储菜单中的存储波形选项。`图5显示界面说明图（仅模拟通道打开）图6显示界面说明图（模拟和数字通道同时打开）3)、信号发生器本仪器是一种精密的函数信号发生器，可产生正弦波、三角波、方波等基本波形，也可产生各种连续的扫频信号、函数信号、脉冲信号等。信号发生器是产生各种波形的信号电源。常用的有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器等。信号电源的频率（周期）和输出幅值一般可以通过开关和旋钮加以调节。一般的信号发生器就有AM和FM调制，AM是在纵向的增加，FM是在水平方向进行增加调制。实验室中所用信号发生器的实物图如图7所示：图7SPF20系列数字合成信号发生器/计数器实物图波形设置：常用波形的选择：按下【shift】键后再按下波形键，可以选择正弦波、方波、三角波、升锯齿波、脉冲波五种常用波形。