传感器原理与检测技术试验箱手册-手册.doc

实验一 应变片单臂特性实验 实验二 应变片半桥特性实验 实验三 应变片全桥特性实验 *实验四 应变片单臂、半桥、全桥特性比较 实验五 应变直流全桥的应用—电子秤实验 实验六 应变片的温度影响实验 *实验七 应变片温度补偿实验 实验八 移相器、相敏检波器实验 实验九 应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验 实验十 压阻式压力传感器的压力测量实验 实验十一 电容式传感器的位移实验 实验十二 差动变压器的性能实验 实验十三 激励频率对差动变压器特性的影响 实验十四 差动变压器零点残余电压补偿实验 实验十五 差动变压器测位移实验 实验十六 差动变压器的应用—振动测量实验 实验十七 电涡流传感器位移特性实验 实验十八 被测体材质对电涡流传感器特性影响 实验十九　 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 实验二十 电涡流传感器测振动实验 实验二十一 压电式传感器测振动实验 实验二十二 温度源的温度控制调节实验 实验二十三 K热电偶测温特性实验 实验二十四 Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验 实验二十五 集成温度传感器(AD590)温度特性实验 实验二十六 NTC热敏电阻温度特性实验 实验二十七 PN结温度传感器温度特性实验 实验二十八 线性霍尔式传感器位移特性实验 实验二十九 开关式霍尔传感器测转速实验 实验三十 磁电式传感器测转速实验 实验三十一 光电传感器测转速实验 实验三十二 利用光电传感器控制电机转速 实验三十三 光纤传感器的位移特性实验 实验三十四 气敏传感器实验 实验三十五 湿敏传感器实验 实验三十六 数据采集系统实验—静态采集举例 实验三十七 数据采集系统实验—动态采集举例 实验一 应变片单臂特性实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：1、应变片的电阻应变效应　　所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得 （1—1） 对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为： （1—2） 式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：???????????????? εL= - μεr ?????????(1—3)将式（1—3）代入式（1—2）得： （1—4） 2、应变灵敏度??? 它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。?? ?(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取 （1—5） 其灵敏度系数为： K= (2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R≈dρ?ρ。? 3、贴片式应变片应用 一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。 4、箔式应变片的基本结构 应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝 或金属箔制成，。 测量电路?? 为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。为了得到较大的输出电压或电流信号一般都采用双臂或全桥工作。 箔式应变片单臂电桥实验原理图 图1—3 应变片单臂电桥实验原理图 图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。桥路输出电压Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE 。 三、需用器件与单元：机头中的应变梁、振动台；主板中的箔式应变片、电桥、±4V电源、差动放大器、F/V电压表、砝码； 4位数显万用表。 四、实验步骤： 在应变梁自然状态的情况下，用4位数显万用表2kΩ电阻档测量所有应变片阻值； 2.差动放大器调零。 3、应变片单臂电桥特性实验： ⑴将主板上传感器输出单元中的箔式应变片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中。 图1—8 应变片