宿迁学院传感器与检测技术实验报告

一．实验目的

1． 熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用

2． 比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度 3． 比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度

4． 通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理

二．实验内容

1． 单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路， 2． 半导体应变式传感器位移测量电路。

三．实验步骤

1．调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，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。调零后电位器位置不要变化。

如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。

2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R 1、R 2、R 3、和W D 为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R 为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V 。

图（1）

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。

3．接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥W D 电位器，使测试系统输出为零。 1． 旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电

压为零起点，向上和向下移动各6mm ，测微头每移动1mm 记录一个差动放大器输出电压值，并列表。

2． 计算各种情况下测量电路的灵敏度S 。

S ＝△U ／△x

＋

表2 金属箔式电阻式应变片双臂电桥

表3 半导体应变片双臂电桥

一．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。

二．实验原理：

差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，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，相当于变压器的副边。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（1）

图（1）

1．变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间

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，就引出差动输出。其输出电势则反映出被测体的移动量。2．由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B－H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零。称其为零点残余电压。

3．压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。(观察实验用压电加速度结构)工作

时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由

于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、实验所需部件：

差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。

四、实验步骤：

1．按图（2）接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv／格。

2．音频振荡器输出频率5KHZ，输出值V P-P为1.5V。

3．用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。

4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输出电压V P-P值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。

5．仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。可以看出它与输入电压的相位差约为π／2，是基频分量。

表1 相敏检波器输入/输出关系

表2 差动变压器位移测量系统的输出特性

一、实验目的：

1.了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。

2.通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。

3．通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。

4．了解电涡流传感器在静态测量中的应用。

5．了解电涡流传感器的实际应用。

二、实验电路图及原理：

图(1)

电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。

三、实验所需部件：

电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、三种金属涡流片。

四、实验步骤：

1．按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。

2．旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5mm用电压表读取变换器的输出电压，将数据填入表1。

3．分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。

4．将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面0.5～1.0mm处，注意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。

5．涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式得到：电机转速＝频率表显示值/金属转盘等分值×2 （本实验中等分值为4）

五、实验数据及分析:

表1 电涡流传感器对铁片的输出特性