YL998型传感器系统实验仪维修实例

王首举，叶 松，潘 杰，郭随平，王 勇

（国防科技大学气象海洋学院，江苏南京 211101）

0 引言

YL998型传感器系统实验仪是针对高等院校相关工科专业进行传感器实验的常用实验仪器，具有使用简便、上手容易、便于教学的特点[1]。国防科技大学气象海洋学院传感器实验室使用的该型实验仪，主要用于测控技术与仪器专业、探测工程专业学生的传感器课程实验教学。因其使用时间长，教学期班多，设备老化比较严重，目前的故障率较高。在实验课程开始前，由学员结合自身专业基础知识，利用课余时间维修实验仪，不仅可以提高学生动手能力、激发学习热情，而且大幅降低实验室维护成本。

1 设备介绍

YL998型传感器系统实验仪（图1）由传感器模块、电路模块、调控模块以及短接线组组成。传感器模块包括形变传感器、霍尔传感器、温度传感器等；电路模块包括电桥、差动放大器、电容放大器、电压放大器等；调控模块由电源开关、电压控制旋钮和电压表量程转换旋钮等各种调控旋档构成。借助该型实验仪，学员们能够开展“金属箔式应变片——单臂电桥”、“差动变压器（互感式）的性能”、“光纤位移传感器静态实验”、“热电偶原理及分度表的应用”等44个实验。

2 故障现象

国防科技大学气象海洋学院传感器实验室共有10台YL998型传感器系统实验仪（编号为 01，02，03…10），至本学期初，已有多台仪器发生故障，故障现象包括差动放大器无法调零、旋钮无法调零和温度表不显示等。

其中6台仪器（编号为 01，04，05，08，09，10）在进行“金属箔式应变片——单臂电桥”实验时，差动放大器无法调零（图2）。当短接差动放大器输入端，将输出端接到实验仪的F/V表2V档上后旋转调零旋钮调零时，F/V表示数始终跳动。

另有4台仪器（编号为02，03，06，07）进行“金属箔式应变片——单臂电桥”实验时，W1旋钮无法调零。具体表现：差动放大器调零后，连接好实验电路，将输出端接到实验仪F/V表的2 V档上,旋转W1旋钮调零时，F/V表示数一直跳动。

图1 YL998型传感器系统实验仪

图2 差动放大器无法调零

10号仪器在进行“金属箔式应变片温度效应及补偿”实验时，温度表不显示，具体表现：温度表开关断开或者闭合时，温度表都不显示。

3 故障分析与处理

3.1 差动放大器无法调零

差动放大器的作用为放大输入信号，减小实验误差[2]。实验仪涉及到差动放大器部分的电路原理如图3所示。

图3 差动放大器原理

经分析，故障的可能原因：①F/V表的问题；②调零旋钮下的电位器，即图3中W2老化；③电路出现断路。为了确定是否为F/V表的问题，通过外接一个万用表，打到直流电压挡，接于差动放大器输出端，发现万用表示数与F/V表示数相同，可以确定F/V表没有问题。

经检测结果分析，实验仪器差动放大器调零旋钮对应电位器出现了问题，判断故障的具体操作：打开实验箱，发现W2处为多圈精密可调电位器，其上有3个引脚，在旋转轴相反的一端为可调端，剩余2个引脚为固定端，阻值10 kΩ，精度5%，功率2 W。可调电位器的作用是稳定电压调节输入电流的大小。用万用表欧姆挡测量，若旋转旋钮时，可调端和任意一个固定端之间的电阻不变化，则可以判定电位器已损坏[3]。更换电位器后，01，05，08，09，10 号仪器恢复正常。但04号仪器更换电位器后，调整差动放大器调零旋钮仍没有反应，打开实验箱观察电路，发现有一根导线断路，经重新焊接电路，实验箱恢复正常。

3.2 电桥平衡网络W1旋钮无法调零

电桥平衡网络的作用为调节电桥平衡[2]，实验原理见图4。虽然 02，03，06，07 号仪器的差动放大器可以正常调零，但在进行电桥网络调零时，旋转W1可调电位器，F/V表的示数不改变，根据图4电桥平衡网络原理，分析可能的原因：①W2处多圈精密可调电位器出现故障，该电位器阻值为22 kΩ，精度5%，功率2 W；②电路存在断路。

图4 电桥平衡网络原理

打开实验箱检查电路，判断接线没有问题。用万用表检测后，发现电位器损坏，更换电位器后实验仪器恢复正常。

3.3 温度表不显示

10号仪器进行“金属箔式应变片温度效应及补偿”实验过程中，当需要温度显示时，按温度表开关，温度表没有显示。用万用表欧姆挡测量开关，发现无论是否闭合开关，开关始终处于断开状态。由此可以判断开关损坏。更换温度表开关后，实验仪器恢复正常。

3.4 故障处理结果

将损坏的电子元器件拆下，用新器件进行更换，10台实验仪均可正常使用。如表1所示。

表1 YL998型传感器系统实验仪维修记录

4 结语

YL998型传感器系统实验仪的故障处理得到设备厂家的技术支持，据生产厂家多年来对产品的跟踪统计，该型实验仪寿命一般为（5～10）a，而国防科技大学气象海洋学院传感器实验室的实验仪已使用7 a，已经进入故障频发期。

多圈精密可调电位器和温度表开关是YL998型传感器系统实验仪器使用频率非常高的元器件，更换电位器和温度表开关等元件，能有效延长仪器使用寿命，大幅降低实验仪的维护成本。

对实验仪器进行维修，学员可以更深刻地理解实验仪的结构与原理，巩固专业基础知识；将所学知识运用于实践，不仅锻炼分析和实践能力，而且调动学员学习的主动性和积极性；在与生产厂家进行技术探讨的过程中，也大大提高了学员的沟通能力。