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1、实验1 应变片与直流电桥,一、金属箔式应变片性能单臂电桥 实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。 实验过程：差动放大器调零；测量电路连接；测微头调整水平；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据。,注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；F/V表打到2V档，如实验过程中指示溢出则改为20V档；实验时位移起始点不一定在10mm处，可根据实际情况而定；为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得
2、的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变。,二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能。 实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。 实验过程：差动放大器调零；单臂桥测量电路连接；测微头调整水平；选择适当的放大增益；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据；半桥测量电路连接；测微头调整水平；保持增益不变；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据；全桥测量电路连接；测微头调整水平；保持增益不变；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转
3、测微头，记录测量数据。,注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接。直流稳压电源打到4V档，不能打得过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应（读数不稳定）；F/V表打到2V档，如实验过程中指示溢出则改为20V档；实验时位移起始点不一定在10mm处，可根据实际情况而定；为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变； 在更换应变片时应将电源关闭。将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作； 将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作；接半桥和全桥时注意区别各应变片的工作
4、状态与方向，应变方向相同的接相对桥臂，应变方向不同的接相邻桥臂。,实验2 应变片与交流电桥,相敏检波原理： ,说明：输出信号与输入信号同频率，输出信号的相位受控制端的信号控制。,1. 直流控制： 直流控制端接正电压时： 在A2的输入端，V V； A2的输出为负电源电压，场效应管反偏，漏极、源极断开。 于是：,即： 输入、输出信号相位相同。,直流控制端接负电压时： 在A2的输入端，V V； A2的输出为正电源电压，场效应管正偏，漏极、源极短路接地。 于是：,调节,，使,，则有：,即： 输入、输出信号相位相反。,2. 交流控制： 如果输入和控制端输入同频同相的交流信号，则输出为正向全半波。 如果输
5、入和控制端输入同频反相的交流信号，则输出为负向全半波。,3. 相敏检波的作用： 在交流电桥中,如果：,，,则：,即：检波后输出正直流电压,如果：,，,则：,即：检波后输出负直流电压,对A1有：,移相器原理： ,即：,而：,则：,同理有：,移相器的在传感器应用中的作用： 传感器的激励信号、电源为交流电压时，输出一般也是同频率的交流电压，但输出电压的相位一般与激励电压的相位不一致。 如果要将交流输出信号转化为直流输出，首先要得到与输出信号相位一致的控制信号（由激励信号源经过移相器获得），然后再进行相敏检波，这样就可得到与交流输出信号幅值成比例的直流信号，以便应用（如A/D转换）。,设置电路其他条件
6、，如 、 等，使输入、输出相位关系具有以下形式：,当 时，输出与输入相位一致；,当 时，输出相位超前输入相位；,当 时，输出相位滞后输入相位；,式中， 为一正数，且与 有关。,一、相敏检波器、移相器实验 实验目的：了解相敏检波器的工作原理和工作情况。 实验原理：相敏检波利用参考端电压的极性不同，导致输入输出相位发生改变的原理。 实验过程：直流控制实验。直流控制；观察相敏检波器的输入、输出波形的相位和幅值关系；交流控制实验。音频0输出到相敏检波器输入端；音频0输出经移相器到相敏检波器交流控制端；调整移相器使两信号同相位；观察相敏检波器的输入、输出波形；低通滤波。相敏检波器的输出经滤波器接到F/V
7、表；调整音频振荡幅度，观察相敏检波器的输出波形和F/V表读数关系；输入信号反相后重复上述观测。可见，相敏检波器、移相器、低通滤波器组合后可用来测量交流信号的幅值； 测出相敏检波器的输入电压峰峰值和输出直流电压的关系。,注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；由于作为电子开关的场效应管3DJ7H性能所限，相敏检波器输出有两个半波不一样的现象；,二、金属箔式应变片交流电桥 实验目的：了解交流供电的四臂应变片电桥的工作原理、特点及其应用。 实验原理：原理同直流电桥，但供桥电源为交流，差放的输出值也为交流电压。 实验过程：差动放大器调零；交流电桥测量电路连接，如下
8、图所示；调整移相器使F/V读数最大； 调整电桥平衡；记录实验结果；电子秤实验；,4KHz(0),4KHz（LV）VPP1020V,W2,C,W1,R2,R1,R3,R4,r,V,注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作；组桥时注意区别各应变片的工作状态与方向，应变方向相同的接相对桥臂，应变方向不同的接相邻桥臂； 如果紧接着做后续的实验，则不要变动音频振荡器的幅度旋钮及差动放大器的增益旋钮； 如F/V表跳动较大，适当调整差动放大器之调零电位器；做电子秤应用实验时，砖码应尽量放在应变梁端部的正中间，且悬壁梁系统的自由端部不得有与外部相碰擦。,
