YL998型傳感器系統實驗儀維修實例

王首舉，葉 松，潘 杰，郭隨平，王 勇

（國防科技大學氣象海洋學院，江蘇南京 211101）

0 引言

YL998型傳感器系統實驗儀是針對高等院校相關工科專業進行傳感器實驗的常用實驗儀器，具有使用簡便、上手容易、便于教學的特點[1]。國防科技大學氣象海洋學院傳感器實驗室使用的該型實驗儀，主要用于測控技術與儀器專業、探測工程專業學生的傳感器課程實驗教學。因其使用時間長，教學期班多，設備老化比較嚴重，目前的故障率較高。在實驗課程開始前，由學員結合自身專業基礎知識，利用課余時間維修實驗儀，不僅可以提高學生動手能力、激發學習熱情，而且大幅降低實驗室維護成本。

1 設備介紹

YL998型傳感器系統實驗儀（圖1）由傳感器模塊、電路模塊、調控模塊以及短接線組組成。傳感器模塊包括形變傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器等；電路模塊包括電橋、差動放大器、電容放大器、電壓放大器等；調控模塊由電源開關、電壓控制旋鈕和電壓表量程轉換旋鈕等各種調控旋檔構成。借助該型實驗儀，學員們能夠開展“金屬箔式應變片——單臂電橋”、“差動變壓器（互感式）的性能”、“光纖位移傳感器靜態實驗”、“熱電偶原理及分度表的應用”等44個實驗。

2 故障現象

國防科技大學氣象海洋學院傳感器實驗室共有10臺YL998型傳感器系統實驗儀（編號為 01，02，03…10），至本學期初，已有多臺儀器發生故障，故障現象包括差動放大器無法調零、旋鈕無法調零和溫度表不顯示等。

其中6臺儀器（編號為 01，04，05，08，09，10）在進行“金屬箔式應變片——單臂電橋”實驗時，差動放大器無法調零（圖2）。當短接差動放大器輸入端，將輸出端接到實驗儀的F/V表2V檔上后旋轉調零旋鈕調零時，F/V表示數始終跳動。

另有4臺儀器（編號為02，03，06，07）進行“金屬箔式應變片——單臂電橋”實驗時，W1旋鈕無法調零。具體表現：差動放大器調零后，連接好實驗電路，將輸出端接到實驗儀F/V表的2 V檔上,旋轉W1旋鈕調零時，F/V表示數一直跳動。

圖1 YL998型傳感器系統實驗儀

圖2 差動放大器無法調零

10號儀器在進行“金屬箔式應變片溫度效應及補償”實驗時，溫度表不顯示，具體表現：溫度表開關斷開或者閉合時，溫度表都不顯示。

3 故障分析與處理

3.1 差動放大器無法調零

差動放大器的作用為放大輸入信號，減小實驗誤差[2]。實驗儀涉及到差動放大器部分的電路原理如圖3所示。

圖3 差動放大器原理

經分析，故障的可能原因：①F/V表的問題；②調零旋鈕下的電位器，即圖3中W2老化；③電路出現斷路。為了確定是否為F/V表的問題，通過外接一個萬用表，打到直流電壓擋，接于差動放大器輸出端，發現萬用表示數與F/V表示數相同，可以確定F/V表沒有問題。

經檢測結果分析，實驗儀器差動放大器調零旋鈕對應電位器出現了問題，判斷故障的具體操作：打開實驗箱，發現W2處為多圈精密可調電位器，其上有3個引腳，在旋轉軸相反的一端為可調端，剩余2個引腳為固定端，阻值10 kΩ，精度5%，功率2 W。可調電位器的作用是穩定電壓調節輸入電流的大小。用萬用表歐姆擋測量，若旋轉旋鈕時，可調端和任意一個固定端之間的電阻不變化，則可以判定電位器已損壞[3]。更換電位器后，01，05，08，09，10 號儀器恢復正常。但04號儀器更換電位器后，調整差動放大器調零旋鈕仍沒有反應，打開實驗箱觀察電路，發現有一根導線斷路，經重新焊接電路，實驗箱恢復正常。

3.2 電橋平衡網絡W1旋鈕無法調零

電橋平衡網絡的作用為調節電橋平衡[2]，實驗原理見圖4。雖然 02，03，06，07 號儀器的差動放大器可以正常調零，但在進行電橋網絡調零時，旋轉W1可調電位器，F/V表的示數不改變，根據圖4電橋平衡網絡原理，分析可能的原因：①W2處多圈精密可調電位器出現故障，該電位器阻值為22 kΩ，精度5%，功率2 W；②電路存在斷路。

圖4 電橋平衡網絡原理

打開實驗箱檢查電路，判斷接線沒有問題。用萬用表檢測后，發現電位器損壞，更換電位器后實驗儀器恢復正常。

3.3 溫度表不顯示

10號儀器進行“金屬箔式應變片溫度效應及補償”實驗過程中，當需要溫度顯示時，按溫度表開關，溫度表沒有顯示。用萬用表歐姆擋測量開關，發現無論是否閉合開關，開關始終處于斷開狀態。由此可以判斷開關損壞。更換溫度表開關后，實驗儀器恢復正常。

3.4 故障處理結果

將損壞的電子元器件拆下，用新器件進行更換，10臺實驗儀均可正常使用。如表1所示。

表1 YL998型傳感器系統實驗儀維修記錄

4 結語

YL998型傳感器系統實驗儀的故障處理得到設備廠家的技術支持，據生產廠家多年來對產品的跟蹤統計，該型實驗儀壽命一般為（5～10）a，而國防科技大學氣象海洋學院傳感器實驗室的實驗儀已使用7 a，已經進入故障頻發期。

多圈精密可調電位器和溫度表開關是YL998型傳感器系統實驗儀器使用頻率非常高的元器件，更換電位器和溫度表開關等元件，能有效延長儀器使用壽命，大幅降低實驗儀的維護成本。

對實驗儀器進行維修，學員可以更深刻地理解實驗儀的結構與原理，鞏固專業基礎知識；將所學知識運用于實踐，不僅鍛煉分析和實踐能力，而且調動學員學習的主動性和積極性；在與生產廠家進行技術探討的過程中，也大大提高了學員的溝通能力。