传感器

实验一应变式传感器与检测系统实验

一、实验目的

1．熟悉金属箔式应变片的应变效应和测量电桥（全桥）的组成、工作原理和性能；利用应变片制作的称重实验台进行物品称重，并掌握称重实验台的定标和测量误差修正方法；

2．结合称重实验系统的构建，熟悉典型的自动检测系统的硬件结构和工作原理；掌握检测技术软件（数据采集和处理软件DRVI）的基本功能和使用方法。

二、实验原理

本实验所用的DRCZ-A型称重台由应变式力传感器、底座、支架和托盘构成。其中，力传感器由测力环和4个应变片构成的全桥电路组成。当物料加到载物台后，4个应变片会发生变形，通过电桥放大后产生电压输出。

图1-1称重实验台结构示意图

电阻应变片是利用物体线性长度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的，其电阻丝一般用康铜材料，它具有高稳定性及良好的温度补偿性能。测量电路普遍采用惠斯通电桥（如图1-2所示），利用的是欧姆定律，输出量是电压差。

图1-2 电阻应变片惠斯通电桥测量电路

为提高测量精度，称重实验台使用前可用标准砝码对其进行标定，得到物料重量与输出电压的关系曲线，实际使用时将测量电压按该曲线反求出实际重量就。关系曲线用y=k x+b拟合，方法有：①理论拟合；②端点连线平移拟合；③端点连线拟合；④过零旋转拟合；⑤最小二乘拟

合等。本实验用两个砝码进行标定，通过计算直线的方法（端点连线拟合）进行标定。

测量误差修正除前述的标定外，还可通过数据处理的方法来实现，如：平均值处理等。三、实验仪器设备和器材

1．计算机１台

2．检测软件DRVI 1套

3．称重实验台（DRCZ-A）1个

4．砝码1套

5．USB数据采集器1台

四、实验要求

1.预习要求：

阅读、理解实验指导书的实验原理，并思考回答以下问题：

a) 为什么称重实验台能用应变片来称重？采用全桥电路有什么优点？

b) 为什么称重实验台使用前要用标准砝码进行标定？

c) 如何分析称重实验台称重时所产生的误差？

2. 实验内容：

用DRDAQ-USB型数据采集仪和DRCZ-A型称重台称一色块的重量，并计算静态误差与该系统测量的非线性误差。

3．注意事项：

a) DRYB-5-A型传感器的称重或测量不超过2Kg的力（平稳，不含过强冲击）。

b) 不要冲击传感器或在其上施加过大的力，以免因过载而损坏传感器。

五、实验步骤

第一步搭建“重量检测系统”硬件平台

1.关闭DRDAQ-USB型数据采集仪电源，将选用的传感器、信号预处理模板等连接到采集仪的数据采集通道上。(禁止带电从采集仪上插拔传感器，否则会损坏采集仪和传感器)

2.开启总电源、DRDAQ-USB型数据采集仪电源、直流电源以及将模块电源选择选择在第一模块上，如都显示绿灯，进行下一步实验。

第二步启动数据采集与处理软件，熟悉其运行环境、软件结构、界面内容和使用方法

3.运行“DRVI”主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测（USB）”进行软件注册。

4.点击DRVI快捷工具条上的“脚本样例”图标，并在相应菜单中选择“转子实验台[服务器]”或“环形输送线实验台[服务器]”，而后在实验菜单上选择“动平衡配重测量实验”或“称重实验台实验”。

5.实验时，先用两点标定法对称重传感器进行标定：先后用2个砝码，分别选“标定1”、

“标定2”，再按“标定结果”得到本传感器电压/重量关系曲线。

图1-3

应变式力传感器称重实验

6.记录得到的传感器“电压/重量”关系曲线y=kx+b，并称重4个不同重量的砝码。

7.重复实验4、5步骤三到五次，记录数据处理。（了解迟滞、重复）

8．查看VBSCRIPT文件，逐行理解；了解各软件模块，或称为“芯片”的功能。

9．（选作）修改定标方法，进行测试。

六、实验思考题

数据采集与处理软件在本实验中有什么作用？

七、实验报告要求

实验报告除填写“实验目的”外，在内容栏应主要包括如下几部分：

1.“实验原理”简述；

2.“实验系统硬件结构”描述；（要求图文并茂，包括电路图、整个系统结构图，并有对应的文字说明。）

3.“检测软件功能”说明；

4.“实验步骤和实验数据”记录；

5.“实验数据处理分析”；（对实验数据统计、整理，将实验结果用图表和文字进行分析，并给出结论。）

6.“其他”；可以提出该实验存在的问题、本人尚不明白的问题、建议和意见等。

实验二多传感器工程检测综合实验（Ⅰ）

一. 实验目的

1.通过本实验，让学生熟悉几种传感器的结构和工作原理；

2.让学生掌握自动生产线上多种传感器实际应用方法、检测系统的组成和工作过程。

二. 实验原理

利用环形输送线试验模型，，模拟自动生产线上物料的输送、检测工作。图1是该实验台的结构图，由外壳、链板（测试物品的载板）、链条、链轮、直流电机、传感器支架、链条张紧装置、传动装置、6个测试样品（金属、塑料各三个，三种颜色）和传感器组成。其运行线速度为：4～5cm/s（12V）；1.6~2.2cm/s（5V）。

图1 环形输送线试验模型结构图

环形输送线试验台可以引入：光电对射传感器检测速度、红外传感物品计数、电涡流传感金属物体识别、超声波传感物体测距、色差传感颜色识别、应变传感物体质量测量实验、霍尔传感工位定位实验等实验。

三、实验仪器设备和器材

1．计算机１台；2．检测软件DRVI 1套；3．环形输送线试验台1个；

4．USB数据采集器1台；5. 多种传感器一套.

四、实验要求

2.预习要求：

实验前，要阅读、理解实验指导书的实验原理，熟悉实验内容。

2. 实验内容：

（1）物体检测：可选用红外反射式传感器（DRHF-12-A）检测物体。红外反射式传感器及反光板的安装在支架上，使传感器的下边沿平行于输送线的顶盖板。反光板固定在传感器发射面