传感器实验

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传感器实验

传感器实验

实验一 (1)金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。

二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化,K 为应变灵敏系数,l l /∆=ε为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位的受力状态变化,电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压UO14/εEK =。

三、需用器件与单元:应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表(自备)。

四、实验步骤:1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。

加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。

2、接入模块电源±15V (从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连,调节实验模块上调零电位器Rw 4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)。

关闭主控箱电源。

图1-1 应变式传感器安装示意图3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1(即模块左上方的R 1)接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥(R 5、R 6、R 7模块内已连接好),接好电桥调零电位器Rw 1,接上桥路电源±4V (从主控箱引入)如图1-2所示。

检查接线无误后,合上主控箱电源开关。

调节Rw 1,使数显表显示为零。

传感器与检测技术实验报告

传感器与检测技术实验报告

传感器与检测技术实验报告一、实验目的本次实验旨在深入了解传感器与检测技术的基本原理和应用,通过实际操作和数据测量,掌握常见传感器的特性和检测方法,培养我们的实践能力和解决问题的思维。

二、实验设备与材料1、传感器实验箱,包含各类常见传感器,如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。

2、数字万用表、示波器。

3、实验连接导线若干。

三、实验原理1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量的变化转换为电阻值的变化。

常见的有应变式电阻传感器和热敏电阻传感器。

应变式电阻传感器基于电阻应变效应,当受到外力作用时,其电阻丝发生形变,从而导致电阻值的变化;热敏电阻传感器则根据温度的变化改变自身电阻值。

2、电容式传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容值的变化。

主要有变极距型、变面积型和变介质型电容传感器。

其工作原理基于电容的定义式 C =εS/d,其中ε 为介质的介电常数,S 为两极板的相对面积,d 为两极板间的距离。

3、电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换为电感量的变化。

包括自感式和互感式传感器。

自感式传感器通过改变线圈的自感系数来反映被测量;互感式传感器则是根据互感系数的变化进行测量。

4、光电式传感器光电式传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后通过光电元件转换成电信号。

常见的有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。

四、实验内容与步骤1、电阻式传感器实验(1)连接应变式电阻传感器到实验电路,施加不同的外力,用数字万用表测量电阻值的变化,并记录数据。

(2)将热敏电阻传感器接入电路,改变环境温度,测量电阻值,绘制温度电阻曲线。

2、电容式传感器实验(1)分别连接变极距型、变面积型和变介质型电容传感器到实验电路,改变相应的参数,如极距、面积或介质,用示波器观察输出电压的变化。

(2)记录不同参数下的输出电压值,分析电容值与输出电压的关系。

3、电感式传感器实验(1)连接自感式传感器,改变磁芯位置或气隙大小,测量电感值的变化。

传感器实验实验报告

传感器实验实验报告

传感器实验实验报告传感器实验实验报告引言:传感器是一种能够将各种物理量、化学量或生物量转换为可测量电信号的装置。

它在各个领域中都有着广泛的应用,如环境监测、医疗诊断、智能家居等。

本次实验旨在通过对不同类型传感器的测试和比较,深入了解传感器的原理和性能。

实验一:温度传感器温度传感器是一种常见的传感器类型,用于测量环境中的温度。

我们选择了一款热敏电阻温度传感器进行测试。

实验中,我们将传感器连接到一个电路板上,并使用示波器测量输出电压随温度的变化。

通过改变环境温度,我们观察到传感器输出电压与温度之间的线性关系。

这表明该传感器具有良好的灵敏度和稳定性。

实验二:光照传感器光照传感器是一种能够测量环境中光照强度的传感器。

我们选择了一款光敏电阻光照传感器进行测试。

实验中,我们将传感器暴露在不同光照条件下,并使用万用表测量输出电阻的变化。

结果显示,传感器输出电阻随光照强度的增加而减小。

这说明该传感器能够准确地感知光照强度,并将其转化为电信号输出。

实验三:湿度传感器湿度传感器是一种用于测量环境湿度的传感器。

我们选择了一款电容式湿度传感器进行测试。

实验中,我们将传感器放置在一个密封的容器中,并通过改变容器内的湿度来模拟不同湿度条件。

通过连接传感器到一个数据采集系统,我们能够实时监测到传感器的输出信号。

结果显示,传感器的输出电容随湿度的增加而增加。

这说明该传感器对湿度变化非常敏感,并能够准确地测量环境湿度。

实验四:气体传感器气体传感器是一种能够检测环境中气体浓度的传感器。

我们选择了一款气敏电阻气体传感器进行测试。

实验中,我们将传感器暴露在不同浓度的气体环境中,并使用示波器测量输出电阻的变化。

结果显示,传感器的输出电阻随气体浓度的增加而减小。

这表明该传感器能够准确地感知气体浓度,并将其转化为电信号输出。

结论:通过本次实验,我们深入了解了不同类型传感器的原理和性能。

温度传感器、光照传感器、湿度传感器和气体传感器在各自的应用领域中都具有重要的作用。

传感器实验指导书2023

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。

传感器检测实验报告

传感器检测实验报告

一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。

2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。

3. 通过实验,验证传感器检测的准确性和可靠性。

4. 培养动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。

本实验主要涉及以下几种传感器:1. 电阻应变式传感器:利用应变片将应变转换为电阻变化,从而测量应变。

2. 电感式传感器:利用线圈的自感或互感变化,将物理量转换为电感变化,从而测量物理量。

3. 电容传感器:利用电容的变化,将物理量转换为电容变化,从而测量物理量。

4. 压电式传感器:利用压电效应,将物理量转换为电荷变化,从而测量物理量。

三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。

(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。

(3)观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。

(4)分析应变值和电压值之间的关系,验证电阻应变式传感器的检测原理。

2. 电感式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。

(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。

(3)观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。

(4)分析电感值和电压值之间的关系,验证电感式传感器的检测原理。

3. 电容传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。

(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。

(3)观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。

(4)分析电容值和电压值之间的关系,验证电容传感器检测原理。

4. 压电式传感器实验(1)连接实验装置,确保电路连接正确。

(2)调整信号发生器输出频率和幅度,使振动台产生一定频率和幅度的振动。

传感器实验大全(附思考题答案+实验过程+结果)

传感器实验大全(附思考题答案+实验过程+结果)

传感实验总结传感器技术与应用这门课虽只历时八周,但这却是第一次理论与实践结合能同步的专业课。

实验室去了两次,也做了很久,然自己想法甚多,多么渴望能多做些实验让自己所学的理论知识活起来。

这次试验主要做了四个实验:差动变压器的位移特性、电容式传感器的位移特性、电涡流传感器的位移特性、光纤传感器的位移特性。

下面分别说明:一.差动变压器的性能实验1.实验目的:了解差动变压器的工作原理及特性。

2. 基本原理:差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段和三段式,本实验是三段式结构。

当传感器随着被测体移动时,由于初级线圈(做为差动变压器激励用,相当于变压器原边)和次级线圈(由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成,相当于变压器副边)之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级反向串接(同名端连接),就引出差动输出。

其输出电势反映出被测体的移动量。

3. 需用器件与单元:差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源(音频振荡器)、电压表。

4.实验步骤:1)根据图1-1,将差动变压器装在差动变压器实验模板上。

图1-1 差动变压器电容传感器安装示意图2)在模块上按图1-2接线,音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出,调节音频振荡器的频率,输出频率为4-5KHz(可用主控箱的频率表输入Fin来监测)。

调节输出幅度为峰-峰值Vp-p=2V(可用示波器监测:X轴为0.2ms/div)。

图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。

接线时,航空插头上的号码与之对应。

当然不看插孔号码,也可以判别初次级线圈及次级同名端。

判别初次线图及次级线圈同中端方法如下:设任一线圈为初级线圈,并设另外两个线圈的任一端为同名端,按图1—2接线。

当铁芯左、右移动时,观察示波器中显示的初级线圈波形,次级线圈波形,当次级波形输出幅度值变化很大,基本上能过零点,而且相应与初级线圈波形(Lv音频信号Vp-p=2v波形)比较能同相或反相变化,说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的,否则继续改变连接再判别直到正确为止。

传感器实验报告

传感器实验报告

传感器实验报告传感器实验实验⼀、电阻应变⽚传感器1.实验⽬的(1) 了解⾦属箔式应变⽚的应变效应,单臂电桥⼯作原理和性能。

(2) 了解半桥的⼯作原理,⽐较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点(3) 了解全桥测量电路的原理及优点。

(4) 了解应变直流全桥的应⽤及电路的标定。

2.实验数据整理与分析由以上两趋势图可以看出,其中⼀个20.9997R =,另⼀个20.9999R =,两个的线性都较好。

其中产⽣⾮线性的原因主要有:(1)04x R e e R R ?=+?,0e 和R ?并不成严格的线性关系,只有当0R R ?<<才有04x Re e R=,所以理论上并不是绝对线性的,总会出现⼀些⾮线性。

(2)应变⽚与材料的性能有关,这也可能产⽣⾮线性。

(3)实验中外界因素的影响,包括外界温度之类的影响。

为什么半桥的输出灵敏度⽐单臂时⾼出⼀倍,且⾮线性误差也得到改善?答:单臂:04x R e e R ?=半桥:1201()2x R R e e R R ??=-灵敏度公式:U S W=;所以半桥测量时是单臂测量的灵敏度的两倍。

0k 受电阻变化影响变得很⼩改善了⾮线性误差。

3.思考题a .半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时,应放在:(1)对边(2)邻边。

解:邻边 b .桥路(差动电桥)测量时存在⾮线性误差,是因为:(1)电桥测量原理上存在⾮线性(2)应变⽚应变效应是⾮线性的(3)调零值不是真正为零。

解:(1)(2)(3)。

c .全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边)值R 相同时,即R1=R3,R2=R4,⽽R1≠R2时,是否可以组成全桥:(1)可以(2)不可以。

解:(1)d .某⼯程技术⼈员在进⾏材料拉⼒测试时在棒材上贴了两组应变⽚,如何利⽤这四⽚电阻应变⽚组成电桥,是否需要外加电阻。

解:可组成全路电桥实验⼆差动变压器1.实验⽬的(1)了解差动变压器的⼯作原理和特性(2)了解三段式差动变压器的结构(3)了解差动变压零点残余电压组成及其补偿⽅法(4)了解激励频率低差动变压器输出的影响2.实验数据整理与分析实验A中产⽣⾮线性误差的原因:(1)存在零点残余电压(2)零点附近波动较⼤(3)读数时的⼈为误差分析产⽣零点残余电压的原因,对差动变压器的性能有哪些不利影响。

传感器检测实验报告

传感器检测实验报告

传感器检测实验报告传感器检测实验报告一、引言传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置,广泛应用于各个领域,如工业自动化、环境监测、医疗诊断等。

本实验旨在通过对传感器的检测,了解其工作原理、性能参数以及应用范围。

二、实验目的1. 了解传感器的基本工作原理;2. 掌握传感器的性能参数检测方法;3. 分析传感器的应用场景。

三、实验装置与方法1. 实验装置:传感器、信号采集器、示波器等;2. 实验步骤:a. 连接传感器与信号采集器;b. 设置示波器参数;c. 对传感器进行检测。

四、实验结果与分析1. 传感器工作原理传感器通过感受外界物理量的变化,转化为电信号输出。

常见的传感器类型有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。

不同类型的传感器有不同的工作原理,如热敏电阻式温度传感器利用温度变化导致电阻值的变化,从而输出电信号。

2. 传感器性能参数检测a. 灵敏度:传感器对被测量物理量变化的响应能力。

通过改变被测量物理量,记录传感器输出信号的变化,计算灵敏度。

b. 线性度:传感器输出信号与被测量物理量之间的线性关系程度。

通过改变被测量物理量,记录传感器输出信号,绘制曲线,判断线性度。

c. 分辨率:传感器能够检测到的最小变化量。

通过改变被测量物理量,记录传感器输出信号的变化,计算分辨率。

d. 响应时间:传感器从感受到物理量变化到输出信号变化所需的时间。

通过改变被测量物理量,记录传感器输出信号的变化,计算响应时间。

3. 传感器应用场景a. 工业自动化:传感器在工业生产中广泛应用,如温度传感器用于监测设备温度,压力传感器用于监测管道压力等。

b. 环境监测:传感器用于监测环境中的各种物理量,如光敏传感器用于检测光照强度,湿度传感器用于检测空气湿度等。

c. 医疗诊断:传感器在医疗设备中起着重要作用,如心率传感器用于监测患者心率,血压传感器用于测量患者血压等。

五、实验总结通过本次实验,我们了解了传感器的工作原理、性能参数检测方法以及应用场景。

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传感器实验实验一金属箔式应变计性能——应变电桥实验目的:1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。

2、测试应变梁变形的应变输出。

3、比较各桥路间的输出关系。

实验原理:本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。

应变片是最常用的测力传感元件。

当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,测件受力发生形变,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的一种,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,电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ,当使用一个应变片时,∑∆=RRR;当二个应变片组成差动状态工作,则有∑∆=RR2R;用四个应变片组成二个差动对工作,且R1= R2= R3= R4=R,∑∆=RR4R。

实验所需部件:(括号{ }内为2001B型内容)直流稳压电源+4V、公共电路模块(一){公共电路模块}、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表实验步骤:1、连接主机与模块电路电源连接线,差动放大器增益置于最大位置(顺时针方向旋到底),差动放大器“+”“—”输入端对地用实验线短路。

输出端接电压表2V档。

开启主机电源,用调零电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线,调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。

(图1)2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向,按图(1)将所需实验部件连接成测试桥路,图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻,R为应变计(可任选上梁或下梁中的一个工作片),图中每两个节之间可理解为一根实验连接线,注意连接方式,勿使直流激励电源短路。

将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上,并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。

3、确认接线无误后开启主机,并预热数分钟,使电路工作趋于稳定。

调节模块上的W D电位器,使桥路输出为零。

4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值,并记入下表:位移mm电压V根据表中所测数据在坐标图上做出V—X曲线,计算灵敏度S:S=X∆。

V∆/注意事项:1、实验前应检查实验连接线是否完好,学会正确插拔连接线,这是顺利完成实验的基本保证。

2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后,所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零,此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移,使电压值回到零后再进行反向采集实验。

3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪器后方能读取测试系统输出电压数,否则虽然没有改变刻度值也会造成微小位移或人体感应使电压信号出现偏差。

4、因为是小信号测试,所以调零后电压表应置2V档,用计算机数据采集时应选用200mv量程。

实验九相敏检波器实验实验目的:说明由施密特开关电路及运放组成的相敏检波器电路的原理。

实验原理:相敏检波电路如图(7)所示:图中①为输入信号端,②为交流参考电压输入端,③为检波信号输出端,④为直流参考电压输入端。

当②、④端输入控制电压信号时,通过差动电路的作用使D和J处于开或关的状态,从而把①端输入的正弦信号转换成全波整流信号。

(图7)实验所需部件:公共电路模块(二){公共电路模块}(相敏检波器、移相器、低通滤波器)、音频信号源、直流稳压电源、电压表、示波器实验步骤:1、连接主机与实验模块电源线,音频信号输出接相敏检波输入端①。

2、直流稳压电源2V档输出(正或负均可)接相敏检波器④端。

3、示波器两通道分别接相敏输入、输出端,观察输入、输出波形的相位关系和幅值关系。

4、改变④端参考电压的极性,观察输入、输出波形的相位和幅值关系。

由此可以得出结论:当参考电压为正时,输入与输出同相,当参考电压为负时,输入与输出反相。

5、将音频振荡器00 端输出信号送入移相器输入端,移相器的输出与相敏检波器的参考输入端②连接,相敏检波器的信号输入端①接音频00输出。

6、用示波器两通道观察附加观察插口⑤、⑥的波形。

可以看出,相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波,使相敏检波器中的电子开关能正常工作。

7、将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接,低通输出端接数字电压表20V档。

8、示波器两通道分别接相敏检波器输入、输出端。

9、适当调节音频振荡器幅值旋钮和移相器“移相”旋钮,观察示波器中波形变化和电压表电压值变化,然后将相敏检波器的输入端①改接至音频振荡器1800输出端口,观察示波器和电压表的变化。

由上可以看出,当相敏检波器的输入信号与开关信号同相时,输出为正极性的全波整流信号,电压表指示正极性方向最大值,反之,则输出负极性的全波整流波形,电压表指示负极性的最大值。

10、调节移相器“移相”旋钮,利用示波器和电压表,测出相敏检波器的输入V p-p值与输出直流电压的关系。

11、使输入信号与参考信号的相位改变1800,得出实验结果。

注意事项:相敏检波器实验插口端的序数从左至右,从上至下为①—⑥号。

实验十箔式应变计组成的交流应变全桥实验目的:本实验说明交流激励的四臂应变电桥的原理及工作情况。

实验原理:图(8)是交流全桥的一般形式。

当电桥平衡时,Z1 Z4= Z2 Z3,电桥输出为零。

若桥臂阻抗相对变化为△Z1/ Z1、△Z2/ Z2、△Z3/ Z3、△Z4/ Z4,则电桥的输出与桥臂阻抗的相对变化成正比。

交流电桥工作时增大相角差可以提高灵敏度,传感器最好是纯电阻性或纯电抗性的。

交流电桥只有在满足输出电压的实部和虚部均为零的条件下才会平衡。

(图8)实验所需部件:公共电路模块(一)(二){公共电路模块}、音频信号源、箔式应变计(四片)、螺旋测微仪,电压表、示波器实验步骤:1、连接主机与实验模块的电源线,按图(8)正确接线,音频信号源幅度与频率旋钮居中,开启主机电源。

2、用螺旋测微仪调节悬臂梁至水平位置,调节电桥直流调平衡电位器W D,使系统输出基本为零,并用WA进一步细调至零,示波器接相敏检波器③端观察波形。

3、用手将悬臂梁自由端往下压至最低,调节“移相”旋钮使检敏检波器③端波形成为首尾相接的全波整流波形。

然后放手,悬臂梁恢复至水平位置,再调节电桥中W D和W A电位器,使系统输出电压为零,此时桥路的灵敏度最高。

4、装上螺旋测微仪,分别从水平位置将悬臂梁上移和下移5mm ,测得数据填入下表:X mm0V mv0在坐标上作出V-X曲线,求出灵敏度。

注意事项:以后凡用交流信号激励的传感器测试电路的实验,电桥电路调节都可以参照上述实验的调节方式,以增加相位差,系统输出达到较高的灵敏度。

实验二十一电感传感器—差动变压器性能实验目的:了解差动变压器的基本结构及原理,通过实验验证差动变压器的基本特性。

实验原理:电感传感器是一种将位置量的变化转为电感量变化的传感器,差动变压器由衔铁、初级线圈和次级线圈组成,初级线圈做为差动变压器激励用,相当于变压器原边。

次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成,相当于变压器副边。

差动变压器是开磁路,工作是建立在互感基础上的,其原理及输出特性见图(12)。

(图12)(图13)实验所需部件:差动变压器、电感传感器实验模块、音频信号源、螺旋测微仪、示波器实验步骤:1、按图(13)接线,差动变压器初级线圈必须从音频信号源LV功率输出端接入,双线示波器第一通道灵敏度500mv/格,第二通道10mv/格。

2、打开主机电源,调整音频输出信号频率,输出V p-p值2V,以示波器第二通道观察到波形不失真为好。

3、用手上下提压{左右移动}改变变压器磁芯在线圈中位置,观察示波器第二通道所示波形能否过零翻转,否则改接次级二个线圈的串接端。

4、用螺旋测微仪带动铁芯在线圈中移动,从示波器中读出次级输出电压V p-p 值,同时注意初次级线圈波形相位。

位移mm电压V p-p根据表格所列结果,作出V-X曲线,指出线性工作范围。

5、仔细调节测微仪使次级输出波形无法再小时,即为差动变压器零点残余电压,提高示波器第二通道灵敏度,观察残余电压波形,分析其频率成分。

注意事项:示波器第二通道为悬浮工作状态(即示波器探头二根线都不接地)。

实验二十二差动变压器零残电压的补偿实验目的:由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区,此电压经过放大器还会使放大器未级趋向饱和,影响电路正常工作,因此必须采用适当的方法进行补偿使之减小。

实验原理:零残电压中主要包含两种波形成份:1、基波分量:这是由于差动变压器二个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数(M、L、R)不同,线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损、线圈中线间电容的存在,都使得激励电流与所产生的磁通不同相。

2、高次谐波:主要是由导磁材料磁化曲线的非线性引起,由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响,使激励电流与磁通波形不一致,产生了非正弦波(主要是三次谐波)磁通,从而在二次绕组中感应出非正弦波的电动势。

减少零残电压的办法是:(1)从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对称。

(2)采用相敏检波电路。

(3)选用补偿电路。

(图14)实验所需部件:差动变压器、公共电路模块(一)、{电感传感器实验模块}、音频信号源、螺旋测微仪、示波器实验步骤:1、按图(14)接线,示波器第一通道500mv/格,第二通道1V/格,(根据波形大小适当调整)差动放大器增益置最大。

2、打开主机电源,调节音频输出频率,以第二通道波形不失真为好(为此音频信号频率可调至10KH Z左右),音频幅值V p-p2V。

调节铁芯在线圈中的位置,使差动放大器输出的电压波形最小,再调节电桥中W D、W A电位器,使输出更趋减小。

3、提高示波器二通道灵敏度,将零残电压波形与激励电压波形作比较。

注意事项:音频信号频率一定要调整到次级线圈输出波形基本无失真,否则由于失真波形中有谐波成分,补偿效果将不明显。

此电路中差动放大器的作用是将次级线圈的二端输出改为单端输出。

实验二十三电感式传感器—差动变压器的标定实验目的:说明差动变压器测试系统的组成和标定方法。

实验所需部件:差动变压器、音频信号源、电感传感器实验模块、公共电路模块(一)(二)、{公共电路实验模块}、测微仪、电压表、示波器(图15)实验步骤:1、按图(15)接线,连接主机与实验模块电源,示波器接相敏检波器①、②端,电压表接低通滤波器输出端,差动放大器稍有增益(10倍左右)即可。

2、打开主机电源,调节音频信号源输出频率,使次级线圈波形不失真,用手将中间铁芯压至最低,{移至最左端},然后调节移相器,当示波器两通道所示波形正好是同相或反相时,松开铁芯,{将铁心重新安装到位移装置上},用测微仪将铁芯置于线圈中部(可利用实验二十二、二十三的结果),调节电桥W D、W A电位器使系统输出电压为零。

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