《传感器与检测技术》实验指导书修订.docVIP

自动化专业《》课程实验指导书 撰写人： 审定人：第一部分 绪论 1 第二部分 基本实验指导 2 实验一 箔式应变片桥路性能比较 2 实验二 电涡流式传感器的静态标定 6 实验三 差动变面积式电容式传感器的静态特性 9 实验四 霍尔式传感器静态特性实验 11 第一部分 绪论 本指导书是根据《》课程实验教学大纲编写的，适用于专业。 本课程实验的作用与任务 《》课程本课程实验的基础知识 三、本课程实验教学项目及其教学要求 序 号 实验项目名称 学 时 教学目标、要求 1 2 教学目标 教学要求：观察应变片输出电路分别接成半桥、全桥时的输出变化，作出特性曲线，分析灵敏度等静态特性。 2 电涡流式传感器的静态标定 2 教学目标：了解电涡流传感器工作原理，观察组成结构，熟悉有关测量电路。 教学要求：实验求出线圈与涡流片间位移变化时输出信号特性曲线，分析计算其静态特性。 3 差动变面积式电容式传感器的特性 2 教学目标：掌握电容式传感器的工作原理和测量方法；观察电容式传感器的结构和外形。 教学要求：用实验的方法测出电容动片的上下位移与输出信号间的特性曲线，分析其灵敏度。 4 霍尔式传感器静态特性实验 2 教学目标：了解霍尔传感器的工作原理，观察组成结构，熟悉相关测量电路。 教学要求：实验求出霍尔片在梯度磁场中位移变化对输出信号间的特性曲线，分析计算其静态特性。 合　　计 第二部分 基本实验指导 实验 箔式应变片桥路性能比较 实验目的 1．观察了解箔式应变片结构及粘贴方式。 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 应变片是最常用的测力传感元件。用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面。当测件受力发生形变，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，单臂，半桥双臂，全桥电路的灵敏度依次增大。实际使用的应变电桥的性能和原理如下： 图1-1应变电桥半桥双臂和全桥电路原理 已知单臂、半桥双臂和全桥电路的∑R分别为、、。电桥灵敏度S＝?V / ?X，于是对应于单臂、半桥双臂和全桥的电压灵敏度分别为1/4 U、1/2U和U。 主要仪器及耗材 CY10 型传感器系统实验仪： 直流稳压电源、差动放大器、电桥、毫伏表、测微头、实验接插线。 直流稳压电源打到0V档，毫伏表打到±50mv档，差动放大器增益旋钮打到最右边。 实验内容与步骤 图1-2半桥双臂桥路 图1-3全桥桥路 ?V / ?X 单位：v/mm。 5．在完成上面测试的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，图1-2中电桥固定电阻R1、R2、R3分别换成箔式应变片，按图1-3全桥桥路接成全桥测试系统。 6．重复上面的3－4步骤，测出半桥双臂和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。S＝?V / ?X 单位：v/mm。 7. 实验完毕，关闭主副电源，所有旋钮转到初始位置，将测微头从悬臂梁上拿开。 数据处理与分析 表1-1 半桥双臂正行程 位移 mm 电压 V 表1-2 半桥双臂反行程 位移 mm 电压 V 表1-3 全桥正行程 位移 mm 电压 V 表1-4 全桥反行程 位移 mm 电压 V 2．根据所得结果，分别计算两种桥路的灵敏度S＝ΔV／ΔX（注意单位V/mm）。计算方法可采用课程中学过的数据拟合方法。并计算相应的线性度、迟滞等其它静态特性指标。 3. 比较两种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。 实验注意事项 思考题 实验 电涡流式传感器的静态标定 实验目的 掌握电涡流传感器的静态标定方法。 实验原理 图2-1 涡流式位移传感器的基本结构及工作原理 主要仪器及耗材 CY10 型传感器系统实验仪：电涡流线圈、三种材质的金属涡流片、电涡流变换器、测微头、电压表。 实验内容与步骤 图2-2 涡流式位移传感器测试接线图 0.10mm读数，到线性严重变坏为止。根据实验数据。在坐标纸上画出V－X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度。（最好能用误差理论的方法求出线性范围内的线性度、灵敏度）。可见，涡流传感器最大的特点是 ，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。这里采用的变换电路是一种 。实验完毕关闭主、副电源。 5．换用不同材质的金属涡流片，重复实验步骤1-- 4。根据所得结果，在同一坐标纸上画出被测体为铝和铁的两条V－X曲线，并计算灵敏度与线性度，比较它们的线性范