传感器技术-实验指导书-24页word资料

《传感器技术实验》

实验指导书

庄肖波编写

适用专业：测控技术与仪器

江苏科技大学电子信息学院

2009年9月

前言

《传感器技术》课程，在高等理工科院校测控技术与仪器类各专业的教学计划中，是一门重要的专业基础课，而《传感器技术实验》课程是完成本课程教学的重要环节。其主要任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的理解，掌握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习兴趣。其目的是使学生掌握非电量检测的基本方法和选用传感器的原则，熟悉各种传感器与检测技术的关系，以及各类在工程中的实际应用，拓宽学生的知识领域，锻炼学生的实践技能，培养学生独立处理问题和解决问题的能力，培养学生科学的工作作风。本实验开设实验总学时数：16，开设实验总个数： 8 个，课内选做2个。实验内容有：金属箔式应变计性能——应变电桥、双孔应变传感器——称重实验、温度传感器——热电偶测温实验、温度传感器——铂热电阻、电感式传感器——差动变压器性能、电感传感器——差动螺管式传感器位移测量、霍尔式传感器——直流激励特性、电容式传感器性能等。其中双孔应变传感器——称重实验、电感传感器——差动螺管式传感器位移测量为综合性实验。课内选做实验有：差动变压器的应

用——电子秤、电涡流传感器——静态标定。其他仪器与仪表专业也选择其中的2个或3个较为典型的传感器实验作为课内实验。

目录

实验一金属箔式应变计性能——应变电桥 (3)

实验二双孔应变传感器——称重实验 (6)

实验三温度传感器——热电偶测温实验 (8)

实验四温度传感器——铂热电阻 (11)

实验五电感式传感器——差动变压器性能 (13)

实验六电感传感器——差动螺管式传感器位移测量 (15)

实验七霍尔式传感器——直流激励特性 (17)

实验八电容式传感器性能 (19)

实验九差动变压器的应用——电子秤 (21)

实验十电涡流传感器——静态标定 (23)

附录A 实验仪器简介 (25)

附录B 实验操作须知 (27)

实验一：金属箔式应变计性能——应变电桥

实验学时：2

实验类型：（验证）

实验要求：（必修）

一、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。

二、实验内容

本实验主要了解和掌握箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。三、实验原理、方法和手段

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，∑

∆

=

R

R

R

；当二个应变片组成差动状态工作，则有

∑

∆

=

R

R

2

R

；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，

∑

∆

=

R

R

4

R

。

四、实验组织运行要求

本实验采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。

五、实验条件

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。

六、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WD 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：

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 ∆∆

七、思考题

比较各桥路间的输出关系。

八、实验报告

实验报告簿应事先准备好，用来做预习报告、实验记录和实验报告，要求这三个过程在一个实验报告中完成。

九、其它说明

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。

实验二：双孔应变传感器——称重实验

实验学时：2

实验类型：（综合）

实验要求：（必修）

一、实验目的

1、比较各桥路间的输出关系

2、几种桥路的性能比较

3、桥路电路的实际应用

二、实验内容

本实验主要是在实验1的基础上进一步了解和掌握几种桥路的性能，以及桥路的实际应用。知识点：应变电桥差动的概念几种电桥的输出比较电桥的实际应用

三、实验原理、方法和手段