3、保持低频振荡器的幅度不变，改变振荡频率（3Hz~20Hz），用示波器观察低通滤波器的输出，读出峰-峰电压值，记下实验数据，填入表（3-3)。 表3-3 F(Hz) Vp-p(V)

4、根据实验结果作出振动梁的幅频特性曲线，指出梁的自振频率范围值，并与实验九用应变片测出的结果相比较。

5、保持低频振荡器频率不变，改变振荡幅度，可得到梁的振动振幅值大小。 注意事项：低频激振电压幅值不要过大，以免梁在自振频率附近振幅过大。 五、思考题：

1、利用差动变压器测量振动，在应用上有些什么限制？ 2、如需确定梁的振动位移量（△y），还要增加哪一项实验？参考图3-6，接入数显电压表，完成该项实验。

3、用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHz的振动幅度，可以吗？差动变压器测量频率的上限受到什么影响？

实验十四 电容式传感器的位移实验

一、实验目的：了解电容式传感器的结构及其特点。

二、基本原理：利用平板电容C=εA/d的关系,在ε、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相

应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：①变ε的湿度电容传感器。②变d的电容式压力传感器。③变A的电容式位移传感器。本实验采用第③种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。

三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。 四、实验步骤：

1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。

2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。

3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。

4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值(V)，填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。 表4-1电容式传感器位移与输出电压的关系应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：①变ε的湿度电容传感器。②变d的电容式压力传感器。③变A的电容式位移传感器。本实验采用第③种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。

三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。 四、实验步骤：

1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。

2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。

3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。

4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值(V)，填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。 表4-1电容式传感器位移与输出电压的关系

5、根据表4-1数据计算电容传感器的灵敏度S和非线性误差δf，分析误差来源。 五、思考题：

试设计一个利用ε的变化测谷物湿度的电容传感器？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？

实验十五 电容式传感器的动态特性实验

一、实验目的：了解电容式传感器的动态性能及测量原理与方法。

二、基本原理：利用电容式传感器动态响应好，灵敏度高等特点，可进行动态位移测量。 三、需用器件与单元：电容式传感器、电容传感器实验模板、低通滤波模板、数显单元直流稳压电源、双线示波器，振动台（2000型）或振动测量控制仪（9000型）。 四、实验步骤：

1、按图3-5安装传感器，并按图4-1接线。实验模板输出端V01接低通滤波器输入端、低通滤波器输出端Ｖ。接示波器一个通道（示波器Ｘ轴为20ms/div、Y轴示输出大小而变）。调节传感器连接支架高度，使Ｖ01输出在零点附近。

2、将低频信号接入振动源，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮置最小。

3、将±15V电源接到实验模板上，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察示波器上显示的波形。

4、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，从示波器上读出传感器实验模板输出电压Ｖ01峰－峰值。

5、作出幅频特性曲线，考虑一下这条曲线是传感器的特性还是振动梁的特性? 五、思考题：

1、为了进一步提高电容传器的灵敏度，本实验用的传感器可作何改进？如何设计成容栅式传感器？

2、本实验采用的是差动变面积式电容传感器，根据下面提供的电容传感器尺寸，计算在移动0.5mm时的电容变化量(△c)。传感器外圆筒半径R=8mm，内圆筒半径r=7.25mm，当活动杆处于中间位置时，外圆与内圆覆盖部分长度L=16mm。

实验十六 直流激励时霍尔式位移传感器特性实验

一、实验目的：了解霍尔式位移传感器原理与应用。

二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。

三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电±源±4V、15Ｖ、测微头、数显单元。 四、实验步骤：

1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。①、③为电源±4Ｖ，②、④为输出,R1与④之间联线可暂时不接。

2、开启电源，接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，左右移动测微头使霍尔片处在磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测量架顶部的固定镙钉,接入R1与④之间的联线，调节RW2使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。

3、旋转测微头，每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表5-1，将测微头回到10mm处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表5-1。 表5-1：霍尔式位移传感器位移量与输出电压的关系：

作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度S和非线性误差δ。 五、思考题：

本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？

实验十七 交流激励时霍尔式位移传感器特性实验

（建议先做P65、P66的两项附加实验） 一、实验目的：了解交流激励时霍尔式位移传感器的特性。

二、基本原理：交流激励与直流激励时的霍尔式位移传感器的基本工作原理相同，不同之处是测量电路。

三、需用器件与单元：在实验十六基础上增加相敏检波/移相/滤波模板、双线示波器。 四、实验步骤：

1、传感器安装同实验十六，实验模板连线见图5-3，平衡网络C1、R1与霍尔传感器输出端之间的联线可暂时不接。

2、调节音频振荡器频率和幅度旋扭，从LV输出端用示波器测量，使输出信号频率为1KHZ、Vp-p值达4V并接入电路中。（注意：①激励电压必须从音频LV端输出，②电压过大会烧坏霍尔元件）。

3、先用示波器观察放大器的输出端信号，移动测微头使霍尔传感器处于磁钢中点，即