《传感器与检测技术》实验指导书(四个实验).docx

传感器与检测技术实验指导书(四个实验)实验一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，英电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：R/R=K式中AR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，t =Al/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，输出电压UO=EK（E为供桥电压），对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EK e /4o （E为供桥电压）。三、器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、磁码（每只约20g）、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板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的Rl、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=35OQ,加热丝阻值约为50Q左右。应变片托盘图1-1应变式传感器安装示意图2、实验模板差动放大器调零，方法为:接入模板电源15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调丹到大致中间位置，将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱而板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档），完毕关闭主控箱电源。3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7在模块已连接好），接好电桥调零电位器Rwl,接上桥路电源4V（从主控箱引入），检査接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调VTRwl，再细调RW4使数显表显示为零。图12应变式传感器单臂电桥实验接线图4、在传感器托盘上放置一只磁码，读取数显表数值，依次增加祛码和减少舷码并读取 相应的数显表数值，记下实验结果填入表(l-l)o重虽(g) 电压(mv) 增加舷码减少磁码5、根据表(1-1)计算系统灵敏度S ： S=AV/AW(AV 为输出电压平均变化量；AW 重量变化量),计算非线性误差:6fl=Am/yF-SX100%,式中Am 为输出电压值(多 次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量：yF S 为满量程时电压输出平均 值。五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片 (3)正、负应变片均可以。-4v 接主竝18电声输出 R4 Rl6RW3-E O ( 加热器 “E 生1(!)(!) o-15vdo 应变传感器实验模板接主控箱接数显表 电源输岀 Vi 地 . L .：6WiR2 Rl Oss RW2 C )RW3 O RW4实验十四电容式传感器的位移实验一、 实验目的：了解电容式传感器的结构及其特点。二、 基本原理：利用平板电容C=A/d 的关系，在 （介电常数）、A （极板而积）、d （极板距离）三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容 的容量（C ）发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量, 则可以制成多种电容传感器，如：变的湿度电容传感器。变d 的电容式压 力传感器。变A 的电容式位移传感器。本实验采用第种电容传感器，是一种圆 筒形差动变而枳式电容传感器。 图4-1电容式传感器安装示意图 图4-2电容传感器位移实验接线图三、 器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模 板、数显单元、直流稳压电源。四、 实验步骤：1、 按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。2、 将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。3、 将电容传感器实验模板的输岀端V01与数显电压表Vi 相接，电压表疑程置2V 档， Rw 调节到中间位程。4、 接入15V 电源，将测微头旋至10mm 处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的 左右位苣，使电压表指示最小，并将测疑支架顶部的镣钉拧紧，旋动测微头，每间 隔0.2mm 记下输出电压值（V ）,填入表4-1。将测微头回到10mm 处，反向旋动测微 头，重复实验过程。接卞控箱电输岀 裱主控昭數显 表VI 览+V5、根据表4-1数拯汁算电容传感器的灵敏度S和非线性误差分析误差来源。五、思考题：试设计一个利用的变化测谷物湿度的电容传感器？能否叙述一下在设il中应考虑哪些因素？实验十六直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验一、实验目的：了解霍尔式位移传感器原理与应用。一、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB,保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。二、器件与单元：霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、宜流电，土源4V、15V、测微头、数显单元。四、实验步骤：1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。、 为电源土4V,、为输岀,R1与之间联线可暂时不接。2、开启电源，接入15V电源，将测微头旋至10mm处，左右移动测微头使霍尔片处在磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测量架顶部的固定镖钉，接入R1 与之间的联线，调RW2使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。3、旋转测微头，每转动0.2mm或05mm记下数字电压表读数，并将读数填入表5亠将测微头回到10mm处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表5-1。X(mm)10 f +V(mv)L、3为电源线，2、4为信号输出连线插座编号MVS激励电压S-4V图52霍尔位移传感器直流激励实验接线图图5霍尔传感器安装示意图作出V-X曲线，计算不同线性用时的灵敏度S和非线性误差 o五、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化?实验三十五热电偶测温性能实验（请先仔细阅读P39温控仪表操作说明）一、实验目的：了解热电偶测量温度的原理与应用。二、基本原理：将两种不同的金属丝组成回路，如果二种金属丝的两个接点有温度差, 在回路就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原理制成的一种温差测量传感器，宜于被测温度场的接点称为工作端，另一接点称为冷端（也称自由端），冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0C、25C的模拟温度场。三、需用器件与单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、数显单元（2000型）或温度控制测量仪（9000型）。四、实验步骤：1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套），K型热电偶的自由端接到主控箱面板上温控部分的Ek端，用它作为标准传感器.配合温控仪表用于设立温度，注意识别引线标记，K型、E型及正极、负极不要接错。2、将E型热电偶的自由端接入温度传感器实验模板上标有热电偶符号的a、b 孔上，作为被测传感器用于实验，按图11-1接线，热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线的一条为正端，接入“a”点。3、将R5、R6端接地，RW2大约置中，打开主控箱电源开关，将V02端与主控箱上数显电压表Vi端相接，调节Rw3使数显表显示零（电压表置200mv档），打开主控箱上温仪控开关，设立仪表控制温度值T=50C,将温度源的两芯电源线插入主控箱温控部分的220V输岀插座中。4、去掉R5、R6接地线，将a、b端与放大器R5、R6相接，观察温控仪指示的温度值，当温度稳定在50C时，记录下电压表读数值。5、重新设定温度值为50-C+nAt,建议 t=5C, n=l10,每隔In读出数显电压表指示值与温控仪指示的温度值，并填入表11-1。表11-1：6、根据表11-1计算非线性误差5 ,灵敏度So7、将E型热电偶的自由端连线从实验模板上拆去并接到数显电压表的输入端