东北电力大学：检测技术及仪表实验指导书(3)

图1-1 单臂电桥测量位移接线图

（6）调零时，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（或万用表）显示最小，再旋动测微头，使F/V表（或万用表）显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

（7）测量时，可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（或万用表）显示的值。建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm记一个数值填入类似以下表格： 位移（mm） 电压（mv） （8）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（或万用表）显示的电压相应变化）。

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，以便组桥容易。 （2）实验完毕，应关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。 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。

实验项目二 金属泊式应变片--单臂、半桥、全桥测量位移时

主要技术参数的性能比较

实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

实验要求：查找相关资料，了解金属泊式应变片的结构，用应变片组成单臂电桥、半桥、全桥测量位移的工作原理、性能及它们之间的相互关系。设计出桥路测量系统原理图，分析位移与放大器输出电压（F/V表头显示或用万用表测量）的关系，找出用其测位移时的线性变化范围。

实验技术指标：在相同（调零和放大倍数不变）条件下，测定它们的线性测量范围、灵敏度、线性误差、零点输出、零点温漂、桥路阻值，测出位移与放大器输出电压的关系，比较不同桥路时主要技术参数的变化，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）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、万用表。

（2）旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益最大。

（3）按实验一硬件操作原理将差动放大器调零后，关闭主、副电源。

（4）为了比较不同桥路时输出信号的变化，可按图1接线方法，将图中R4=Rx为工作片，r及W1为电桥平衡网络。

（5）利用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。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头（或万用表）显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。

（6）旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值如下表方式记录下来，然后关闭主、副电源： 位移（mm） 电压（mv） （7）保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F/V表（或万用表）显示为零，同样测得读数，并记录下来： 位移（mm） 电压（mv） （8）保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片（即R1换成↑ ，R2换成↓ ，）组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表（或万用表）显示零。测出数据填入下表： 位移（mm） 电压（mv） （9）在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。 注意事项：

（1）在更换应变片时应将电源关闭。

（2）在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。 （3）在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。 （4）直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。 （5）接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。

实验项目三 应变片的温度效应及补偿

实验目的：了解温度对应变测试系统主要技术指标的影响，进而了解温度等其他外部条件会影响测量系统的道理及实现补偿的措施。

实验要求：查找相关资料，了解金属箔式应变片的温度特性，分析补偿原理。 实验技术指标：测试当温度变化时线性误差、零点输出、零点温漂等主要技术参数的变化，绘制温度变化前、后测量范围内的位移与放大器输出电压的关系曲线，分析变化的原因。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元和部件：可调直流稳压电源、-15V不可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、F/V表、测微头、加热器、双平行梁、温度计、主、副电源。

（2）有关旋钮的初始位置：主、副电源关闭、直流稳压电源置±4V档，F/V表置20V档，差动放大器增益旋钮置最大。

（3）了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。

（4）将差动放大器的（+）、（-）输入端与地短接，输出端插口与F/V表的输入插口Vi相连。

（5）开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F/V表显示零。再把F/V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F/V表显示零。关闭主、副电源，F/V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。

（6）按图1接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F/V表显示零，然后将F/V表的切换开关置2V档，调W1电位器，使F/V表显示零。

（7）在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F/V表显示零。 （8）用实验项目一的方法测出位移与放大器输出电压的关系并纪录。将-15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F/V表的显示在变化，待F/V表显示稳定后，记下显示数值，并用温度计测出温度，记下温度值（注意：温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可），用此方式在整个量程范围内测量位移与放大器输出电压的关系，并和加热前进行比较。关闭主、副电源，等待数分钟使梁体冷却到室温。

（9）将F/V表的切换开关置20V档，把图中的R3换成 → 应变片（补偿片），重复4-6过程。

（10）比较二种情况的F/V表数值：在相同温度下，补偿后的输出变化小很多。 （11）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转至初始位置。

思考：为什么不能完全补偿。（提示：从补偿应变片和受力应变片所贴的位置点，梁的温度梯度考虑）。

实验项目四 热电偶测温的原理、现象及性能分析

实验目的：。了解热电偶测温时的工作原理及现象，分析热电偶在不同温度测量范围内的性能变化情况。

实验要求：查找相关资料，了解热电偶测温时的工作原理，设计温度信号检测及犯法线路，并选择3至5点进行校验和性能分析。

实验技术指标：说明热电偶测温时的工作原理，选择3至5点测出热端温度数值和放大器输出电压的大小，根据给出得分度表计算误差的大小，并进行性能分析。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：-15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、温度计、 …… 此处隐藏：1168字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……