传感器原理与应用实验指导书
传感器原理与应用实验指导书

传感器原理与应用实验指导书一、概述“THSRZ-1型传感器技术实训装置”是根据《中华人民共和国教育行业标准-电工电子类实训基地仪器设备配备标准》,教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求,按照职业教育的教学和实训要求研发的产品。
适合高职院校、职业学校的仪器仪表、自动控制、电子技术与机电技术等专业的实训教学。
二、设备构成实训装置主要由实训台、三源板、传感器和变送模块组成。
1.实训台部分1k~10kHz 音频信号发生器、1~30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源:±15V、+5V、±2~±10V、2~24V可调、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。
2. 三源板部分热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~120 o C,控制精度±1 o C。
转动源:2~24V直流电源驱动,转速可调在0~4500 rpm。
振动源:振动频率1Hz—30Hz(可调)。
3.传感器及变送模块部分传感器包含金属应变传感器,差动变压器传感器,磁电传感器,Pt100温度传感器,K 型热电偶,光电开关,霍尔开关。
变送模块包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理等共五个模块。
本实训台,作为教学实训仪器,传感器基本上都采用工业应用的传感器,以便学生有直观的认识,变送模块上附有变送器的原理框图,测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。
三、实训内容本装置的实训项目共34项,包括基本技能实训项目25项,应用型实训项目9项。
涉及压力、振动、位移、温度、转速等常见物理量的检测。
通过这些实训项目,使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、的整个过程。
一金属箔式应变片――单臂电桥搭建一、实训目的:了解金属箔式应变片的应变效应,掌握单臂电桥的接线方法和用途。
二、实训仪器:实训台、应变传感器实验模块、托盘、砝码、万用表(自备)。
传感器实验指导书2023

传感器实验指导书
一、实验目的
本实验旨在帮助学生了解和掌握各种传感器的原理及应用,通过实际操作加深对传感器技术的理解,提高实践能力和创新思维。
二、实验器材
电阻式传感器
电容式传感器
电感式传感器
压电式传感器
磁电式传感器
热电式传感器
光电式传感器
光纤传感器
化学传感器
生物传感器
三、实验步骤与操作方法
电阻式传感器实验:
(1)将电阻式传感器接入电路,测量其阻值;
(2)改变被测物体的电阻值,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电阻式传感器的输出特性。
电容式传感器实验:
(1)将电容式传感器接入电路,测量其电容值;
(2)改变被测物体的介电常数,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电容式传感器的输出特性。
电感式传感器实验:
(1)将电感式传感器接入电路,测量其电感值;
(2)改变被测物体的磁导率,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电感式传感器的输出特性。
压电式传感器实验:
(1)将压电式传感器接入电路,测量其输出电压;(2)施加压力或振动,观察电路中电压的变化;(3)记录实验数据,分析压电式传感器的输出特性。
磁电式传感器实验:
(1)将磁电式传感器接入电路,测量其输出电压;(2)改变磁场强度,观察电路中电压的变化;
(3)记录实验数据,分析磁电式传感器的输出特性。
汽车传感器与测试技术实验指导书(2个实验)

实验一位移传感器性能实验一、实验目的:1、、了解电涡流传感器原理;2、掌握电涡流传感器的应用方法;二、基本原理:电涡流传感器的基本原理通以高频电流的线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗,而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关,因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元:电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、测微头、直流电源、数显单元(主控台电压表)、测微头、铁圆片。
四、实验步骤:测微头的组成与使用测微头组成和读数如图8-2测微头读数图图8-2 测位头组成与读数测微头组成:测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用:测微头的安装套便于在支架座上固定安装,轴套上的主尺有两排刻度线,标有数字的是整毫米刻线(1mm/格),另一排是半毫米刻线(0.5mm/格);微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01mm/格)。
用手旋转微分筒或微调钮时,测杆就沿轴线方向进退。
微分筒每转过1格,测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米,这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值,注意半毫米刻线;再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1/10分度,如图8-2甲读数为3.678mm,不是 3.178mm;遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时,应看微分筒的示值是否过零,如图6-2乙已过零则读2.514mm;如图8-2丙未过零,则不应读为2mm,读数应为1.980mm。
测微头使用:测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。
一般测微头在使用前,首先转动微分筒到10mm处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量),再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上,移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。
当转动测微头的微分筒时,被测体就会随测杆而位移。
电涡流传感器测位移1)电涡流传感器和测微头的安装、使用参阅图8-5。
传感器实训指导书

扬州高等职业技术学校实训指导书2011—2012学年第二学期课程名称传感器课程类别实训专业模具授课班级10205授课教师胡冯仪《传感器》实训指导书实验一、YL-CG2003型传感器实验台仪器的使用一、电源部分1.总电源空气式带漏电保护开关切换整个实验台的单相220V电源,额定电流最大为3A,安全可靠。
2.指示灯—电源插入电网后即亮,表示实验台已接入电源。
3.AC220输出双路多功能插座可输出220V单相电源,功率不大于300W二、温度控制部分1.温度控制仪面板说明(1)将K型热电偶接入主控箱面板温度中的Ei(+、-)标准值插孔中,合上热源开关。
仪表将首先按A、B、C程序自检2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。
当为内接输入位置可测量指示2V-15V直流稳压输出电压。
外接输入分两档0-2V或0-20V。
A、所有数码管及所有指示灯全部点亮,用来检测发光系统是否正常,此时如发现有不能点亮的发光文件,请停止使用该仪表送修。
B、PV窗口显示“TYPE”,SV窗口显示仪表目前所应配输入类型。
C、显示仪表的控制范围,SV窗口显示下限测量控制值,PV窗口显示上限控制值。
(2)仪表进行完以上三步自检后,即投入正常测控状态,上排PV窗口显示测量值,下排SV 窗口设定值。
(3)要想修改设定值,请在正常显示方式下,按一下SET键,PV窗口显示,“SP”,SV窗口显示已设置的值,此时按▲键向上调节设定值,按键▼向下调节设定值。
2.温控仪电源开关—控制整个温控部分电源开或关。
(1)指示灯一亮表示电源部分总电源开关已打开,实验仪在工作。
(2)温控传感器输入插口一通过JK插头与9号温度实验模块E型热电偶连接用。
(3)加热源电源输出端—可提供20V交流5A功率电源。
与9号实验模块电源输入端进行加热温控。
控制温度精度±1℃。
三、数显单元和2V~15V直流电源部分1.直流电压显示为132数字电压表读数V。
2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。
《传感器与测试技术》实验指导书

《传感器与测试技术》 实验指导书工程与技术系二O一三年二月CSY-2000型传感器与检测技术实验台说 明 书CSY2000型传感器与检测技术实验台是本公司为适应不同类别、不同层次的专业需要,在2000系列传感器与检测技术实验台的基础上,增加了一些光电传感器而最新推出的模块化的新产品。
CSY-2000型传感器与检测技术实验台,主要用于各大专院校、中专及职业技术院校开设的“自动检测技术” “传感器原理与技术” “工业自动化控制” “非电量电测技术”等课程的教学实验。
它是采用最新推出的模块化结构的产品。
实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器(透明结构便于教学),但其结构与线路是工业应用的基础。
希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解,并在实验的进行过程中通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。
一、 实验台的组成CSY-2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。
1、主机箱:提供高稳定的±15V、±5V、+5V、±2V~±10V(步进可调)、+2V~+24V (连续可调)直流稳压电源;直流恒流源0.6mA~20mA可调;音频信号源(音频振荡器)1KHz~10KHz(连续可调);低频信号源(低频振荡器)1Hz~30Hz(连续可调);气压源0~20KPa (可调);智能调节仪(器);计算机通信口;主控箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表;漏电保护开关等。
其中,直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能,在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。
2、振动源:振动台振动频率1Hz~30Hz可调(谐振频率9Hz左右)。
3、转动源:手动控制0~2400转/分;自动控制300~2200转/分。
4、温度源:常温~200℃。
传感器实验指导书

前言CSY系列传感器与检测技术实验台主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”“自动化检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。
CSY系列传感器与检测技术实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器(透明结构便于教学),但其结构与线路是工业应用的基础,希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解,并在实验的进行过程中,通过信号的拾取,转换,分析,掌握应具有的基本的操作技能与动手能力。
CSY2000与3000系列传感器与检测技术实验台是本公司多年生产传感技术教学实验装置的基础上,为适应不同类别、不同层次的专业需要而设计的新产品。
其优点在于:1、适应不同专业的需要,不同专业可以有不同的菜单,本公司还可以为用户的特殊要求制作模板。
2、能适应不断发展的形势,作为信息拾取的工具,传感器发展很快,可以不断补充新型的传感器模板。
3、可以利用实验台的信号源、实验电路、传感器用于学生课程设计、毕业设计和自制装置。
为了让老师、学生尽快熟悉掌握实验台的使用方法,本手册列举了一些实验示范例子,老师、学生通过实验示范例子举一反三可以自己组织开发很多实验顶目。
本手册由于编写时间、水平所限,难免有疏漏错误之处,热切期望老师与学生们提出宝贵的意见,予以完善,谢谢。
目录CSY-2000型传感器与检测技术实验台说明书 (5)CSY-3000型传感器与检测技术实验台说明书 (8)示范实验目录2000系列基本实验举例实验一应变片单臂电桥性能实验 (11)实验二应变片半桥性能实验 (17)实验三应变片全桥性能实验 (18)实验四应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (20)实验五应变片直流全桥的应用—电子秤实验 (21)实验六应变片温度影响实验 (22)实验七移相器、相敏检波器实验 (23)实验八应变片交流全桥(应变仪)的应用—振动测量实验 (27)实验九压阻式压力传感器测量压力特性实验 (30)*实验十压阻式压力传感器应用—压力计实验 (32)实验十一差动变压器的性能实验 (32)实验十二激励频率对差动变压器特性影响实验 (37)实验十三差动变压器零点残余电压补偿实验 (38)实验十四差动变压器测位移特性实验 (39)实验十五差动变压器的应用—振动测量实验 (41)实验十六电容式传感器测位移特性实验 (43)实验十七线性霍尔传感器测位移特性实验 (45)实验十八线性霍尔传感器交流激励时位移特性实验 (48)实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 (50)实验二十磁电式转速传感器测转速实验 (51)实验二十一压电式传感器测振动实验 (53)实验二十二电涡流传感器测量位移特性实验 (57)实验二十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验 (60)实验二十四被测体面积大小对电涡流传感器特性影响实验 (61)实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (62)实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验 (63)实验二十七光电传感器测量转速实验 (66)实验二十八光电传感器控制电机转速实验 (67)实验二十九温度源的温度调节控制实验 (75)实验三十 Pt100铂电阻测温特性实验 (79)实验三十一Cu50铜电阻测温特性实验 (85)实验三十二 K热电偶测温特性实验 (86)实验三十三 K热电偶冷端温度补偿实验 (92)实验三十四 E热电偶测温特性实验 (95)实验三十五集成温度传感器(AD590)的温度特性实验 (96)实验三十六气敏传感器实验 (99)实验三十七湿度传感器实验 (100)实验三十八数据采集系统实验—静态举例 (102)实验三十九数据采集系统实验—动态举例 (104)3000系列实验(包含2000系列基本实验外,还包含以下实验。
传感器技术实验指导书

实验四电涡流传感器位移特性实验一、实验目的:1、了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
2、了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
3、了解电涡流传感器位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、基本原理:电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体(导电体—金属涡流片)组成,如图4-1所示。
根据电磁感应原理,当传感器线圈(一个扁平线圈)通以交变电流(频率较高,一般为1MHz~2MHz)I1时,线圈周围空间会产生交变磁场H1,当线圈平面靠近某一导体面时,由于线圈磁通链穿过导体,使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2,而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈,这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感,最终原线圈反馈一等效电感,从而导致传感器线圈的阻抗Z发生变化。
我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环,这样就可得到如图4-2的等效电路。
图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。
短路环可以认为是一匝短路线圈,其电阻为R2、电感为L2。
线圈与导体间存在一个互感M,它随线圈与导体间距的减小而增大。
图4-1电涡流传感器原理图图4-2电涡流传感器等效电路图根据等效电路可列出电路方程组:通过解方程组,可得I1、I2。
因此传感器线圈的复阻抗为:线圈的等效电感为:线圈的等效Q值为:Q=Q0{[1-(L2ω2M2)/(L1Z22)]/[1+(R2ω2M2)/(R1Z22)]}式中:Q0—无涡流影响下线圈的Q值,Q0=ωL1/R1;Z22—金属导体中产生电涡流部分的阻抗,Z22=R22+ω2L22。
由式Z、L和式Q可以看出,线圈与金属导体系统的阻抗Z、电感L和品质因数Q值都是该系统互感系数平方的函数,而从麦克斯韦互感系数的基本公式出发,可得互感系数是线圈与金属导体间距离x(H)的非线性函数。
因此Z、L、Q均是x的非线性函数。
虽然它整个函数是一非线性的,其函数特征为"S"型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。
传感器实验指导书(天煌)

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合,开发成功的新一代传感器系统实验设备。
适用于各大、中专院校开设“传感器原理”、“非电量检测技术”、“工业自动化仪表与控制”等课程的实验教学。
二、装置特点1.实验台桌面采用高绝缘度、高强度、耐高温的高密度板,具有接地、漏电保护、采用高绝缘的安全型插座,安全性符合相关国家标准;2.完全采用模块化设计,将被测源、传感器、检测技术有机的结合,使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、信号采集和传输的整个过程;3.紧密联系传感器与检测技术的最新进展,全面展示传感器相关的技术。
三、设备构成实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理(模块)、数据采集卡组成。
1.主控台(1)信号发生器:1k~10kHz 音频信号,Vp-p=0~17V连续可调;(2)1~30Hz低频信号,Vp-p=0~17V连续可调,有短路保护功能;(3)四组直流稳压电源:+24V,±15V、+5V、±2~±10V分五档输出、0~5V可调,有短路保护功能;(4)恒流源:0~20mA连续可调,最大输出电压12V;(5)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级;(6)数字式毫安表:量程0~20mA,三位半数字显示、精度0.5级,有内侧外测功能;(7)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm;(8)计时器:0~9999s,精确到0.1s;(9)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.50C。
2.检测源加热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~1200C;转动源:0~24V直流电源驱动,转速可调在0~3000rpm;振动源:振动频率1Hz~30Hz(可调),共振频率12Hz左右。
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《传感器原理与应用》实验指导书朱蕴璞王芳编写孔德仁审定南京理工大学二〇〇九年九月实验须知1.传感器实验仪是贵重实验设备,请在每个实验前认真阅读实验指导书,尤其是每个实验最后的实验注意事项。
2.实验仪器电源的开关原则:连接测量线路,确认准确无误后,开启仪器电源;实验完毕,关闭仪器电源,拆除测量线路。
3.稳压电源不可对地短路。
4.实验过程中,心要细、动作要轻,不可有强制性机械动作出现。
5.实验严格按操作规程进行,否则,出现损坏责任自负。
6.实验完毕,请一切恢复到实验前的状态,然后离开实验室。
目录实验一传感器静态标定实验 (3)实验二应变式传感器特性实验 (10)实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式位移传感器特性实验 (14)实验四重量测量实验(选做) (25)实验五转速测量实验 (29)实验六温度实验 (34)实验一 传感器静态标定实验(注:“压力传感器的静态标定及特性指标的求取”与“光纤位移传感器静态标定及特性指标求取“两实验取其一。
)压力传感器的静态标定及特性指标的求取1、实验目的掌握压力传感器静态标定的基本方法以及压力传感器的静态特性指标的求取。
2、实验内容(1)组建压力测试系统;(2)学习压力测试系统的标定过程; (3)计算压力测试系统静态特性指标。
3、实验原理及方法4活塞压力计一台,数字万用表一只,动态电阻应变仪一台,压力表一只。
5、实验步骤(1)反复排除活塞压力计油腔内的空气,最后将压力泵手轮摇出。
(2)把压力传感器装在活塞压力计的联接螺帽上,关闭油杯。
(3)传感器输出接入可调零的桥盒,电桥输出接入数字万用表。
当输出量很小,无法直接用万用表测得时,可先将传感器接入动态电阻应变仪桥盒(注意电桥的连接),桥盒的另一端连线接应变仪输入(选择一个通道);将应变仪专用电源接好;电阻应变仪电压输出接数字万用表。
(说明:后者标定是整个系统标定,所求得的指标也为系统指标)(4)压力表指示为零时,开启仪器电源(注意:开启仪器电源前应变仪各通道应处于关闭状态),将应变图 1 压力传感器标定系统原理框图仪灵敏度旋钮放在适中位置,按照动态电阻应变仪调零规则(应变仪衰减档从大到小),各档分别调节电阻、电容平衡旋钮将系统输出调整为零,最后将应变仪衰减档放在适中位置上。
(5)按活塞压力计的操作规程,转动压力泵的手轮,使托盘上升到规定的刻线位置,并转动托盘。
(6)按所要求的压力间隔,逐点增加砝码重量,使压力计产生所需要的压力(等间隔6~8个点至满量程),用数字万用表记录传感器在相应压力下的电压输出,数据记录于表1。
(此过程称为升程)(7)在满量程处逐点减少砝码重量,使压力计产生所需要的压力(等间隔6~8个点至零点)。
用数字万用表记录传感器在相应压力下的电压输出,数据记录于表1。
(此过程称为回程)(8)重复4次实验步骤6、7,数据记录于表1。
(9)计算压力传感器的灵敏度、迟滞、非线性度及重复性。
表1 数据记录、计算平均值及子样标准偏差表实验报告含如下内容:(1)实验目的(2)实验内容(3)实验原理及方法(包括实验系统框图)(4)实验仪器设备与条件(包括仪器状况、环境温度、环境湿度)(5)实验步骤*(6)实验结果记录(7)实验信息处理与分析*(8)实验心得体会*7、实验注意事项(1)在整个标定过程中,系统只允许开始为零压力时的1次调零。
(2)压力表的量程必须稍大于被标传感器的量程,所加压力不要超过传感器满量程的10%。
光纤位移传感器静态标定及特性指标求取1、实验目的掌握光纤位移传感器静态标定的基本方法以及静态特性指标的求取方法。
2、实验内容(1)组建光纤位移传感器测试系统;(2)学习光纤位移传感器测试系统的标定过程;(3)计算光纤位移传感器测试系统的静态特性指标。
3、实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图3、4所示,光纤采用Y型结构,两束多模光纤一端合并组成光纤探头,另一端分成两束,分别作为接受光纤和光源光纤,光纤只起传输信号的作用。
当光发射器发出的红外光经光源光纤照射至反射体,被反射的光经接受光纤至光电转换元件将接受到的光信号转换为电信号。
其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离,通过对光强的检测而得到位移量。
输出电信号(电压)同输入(位移)之间关系必须通过标定来得到,本系统由测微头产生标准位移,数字电压表记录输出电压。
4、实验仪器设备CSY传感器综合实验仪,光纤、光电变换器、支架、反射片、测微头、电压表5、实验步骤(1)观察光纤结构:本仪器中光纤探头为圆型结构,由数百根光导纤维组成,一半为光源光纤,一半为接受光纤。
(2)将原装电涡流线圈上得电涡流线圈取下,装上光纤探头,探头对准度铬反射片。
(3)振动台上装上测微头,开启电源,光电变换器V O端接电压表。
旋转测微头,带动振动平台,使光纤探头端面紧贴反射镜面,此时V O输出为最小。
(4)旋动测微头,使反射面离开探头,每隔0.2mm取一V O电压值填入下表3,至5mm结束。
(此过程称为升程)(5)探头返回,同样每隔0.2mm取一V O电压值填入下表4。
(此过程称为回程)(6)重复2次实验步骤4、5。
(7)按平均值作出V O—x曲线,分析并找出传感器前波段和后波段的线性段。
(8)计算你所找出的前波段的线性段的灵敏度、非线性、重复性及迟滞。
6、实验报告要求实验报告含如下内容:(1)实验目的(2)实验内容(3)实验原理及方法(包括实验系统框图)(4)实验仪器设备与条件(包括仪器状况、环境温度、环境湿度)(5)实验步骤*(6)实验结果记录(7)实验信息处理与分析*(8)实验心得体会*7、实验注意事项(1)光电变换器工作时V O最大输出电压以2V左右为好,可通过调节增益电位器控制,调节好后,在整个标定过程中,增益电位器不可再动。
(2)实验时请保持反射镜片的洁净与光纤端面的垂直度。
(3)工作时光纤端面不宜长时间直照强光,以免内部电路受损。
(4)注意背景光对实验的影响。
(5)光纤勿成锐角曲折。
表4 数据记录表实验二应变式传感器特性实验1、实验目的了解掌握应变式传感器及不同测量处理电桥的特性。
2、实验内容(1)观察掌握箔式应变片、半导体应变片的结构、工作原理、相关测量电路及粘贴方式。
(2)比较单臂桥、差动半桥及全桥间的输出关系。
(3)比较箔式应变片、半导体应变片的输出。
(4)观察掌握温度对单臂桥、差动桥输出的影响。
(5)观察掌握温度对箔式应变片和半导体应变片的影响。
3、实验原理及方法应变片是常用的测力元件。
当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变时,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路,转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中,电阻的相对变化分别为△R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4,当电阻的相对变化绝对值大小相等时,若单臂桥的输出为U单,则差动半桥的输出为2U单,差动全桥的输出为4U单。
温度变化引入了测量误差,实用测试电路中必须进行温度补偿。
在电桥中,R1、R2为相邻臂工作片(或其中一片只起补偿作用),当温度变化时两应变片的电阻变化△R1、△R2符号相同,大小值相等,桥路如原来是平衡的,则温度变化后,电桥仍满足平衡条件,无漂移电压输出。
4、实验仪器设备CSY传感器实验仪(直流稳压电源(±2V档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、半导体应变片、加热器)。
5、实验步骤(1)调零。
差动放大器增益顺时针方向旋转到底,“+、–”输入端用实验线对地短路,输出端接数字电压表。
开启仪器电源,用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零,关闭仪器电源,然后拔掉实验线。
(调零后电位器不要变化)(2)按图5将实验部件用实验线连接成测试桥路。
桥路中R2、R3、R4和W D为电桥中的固定电阻和直流平衡电位器,R1为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。
直流激励电源为±2V。
(3)测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上,并调节使应变梁处于基本水平状态。
(4)确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。
调整电桥W D电位器,使测试系统输出为零。
(5)旋动测微头(以水平状态下输出电压为零)。
测微头向上移动4mm,每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值,按表1格式记录(注:表5只是数据记录格式,请另外用记录纸记录);在4mm处测微头向下移动8mm(即测微头至–4mm处),同样每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值;在–4mm处测微头向上移动4mm(即测微头至0mm处)。
同样每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值。
(6)重复上面实验1次。
表5 数据记录表(8)关闭仪器电源。
将上面实验中R4换成箔式应变片(注意R1、R4构成差动工作);调节使应变梁处于基本水平状态;重复实验4、5、6、7。
(9)关闭仪器电源。
将上面实验中R1、R2、R3、R4换成箔式应变片(注意R1、R2、R3、R4构成差动工作);调节使应变梁处于基本水平状态;重复实验4、5、6。
(10)关闭仪器电源。
将上面实验中R1换成半导体应变片,R2、R3、R4为固定电阻;调节使应变梁处于基本水平状态;重复实验4、5、6、7。
(11)关闭仪器电源。
(12)根据所测数据,用平均值在同一坐标图上作出箔式应变片单臂桥、箔式应变片半桥、箔式应变片全桥、半导体应变片单臂桥的输出—输入关系曲线,并计算灵敏度。
(13)根据实验观察,分析温度对单臂桥、半桥的影响。
(14)根据实验观察,分析温度对箔式单臂桥、半导体单臂桥的影响。
6、实验报告要求实验报告含如下内容:(1)实验目的(2)实验内容(3)实验原理及方法(包括实验系统框图)(4)实验仪器设备与条件(包括仪器状况、环境温度、环境湿度)(5)实验步骤*(6)实验结果记录(7)实验信息处理与分析*(8)实验心得体会*7、实验注意事项(1)实验前应检查实验接插线是否完好,连接时应尽量使用较短的接插线,以免引入干扰。
(2)接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动,以保证接触良好,拔出时也轻轻地转动一下拔出,切忌用力拉扯接插线尾部,以免造成线内导线断裂。
(3)稳压电源不要对地短路。
(4)由于进行位移测量时,测微头要从零→正的最大值,又回复到零,再→负的最大值,因此容易造成零点偏移,因此计算灵敏度时可将正△x灵敏度与负△x的灵敏度分开计算。
再求平均值,以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。
(5)此实验中直流激励电压只能用±2V,以免引起半导体自热。
(6)进行上述实验时,激励电压、差动放大器增益、测微头起始点位置等外部环境必须一致,否则无可比性。
实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式、位移传感器特性实验差动螺管式电感位移传感器特性实验(选做)1、实验目的了解掌握差动式电感位移传感器的特性。