傳感器原理及检测技术实验指导书.doc

传感器原理及检测技术 实验指导书 李 锶 张敏 谭竹梅编著 机械设计制造及控制中心教材 1 前  言  传感器原理及检测技术课程是和实际应用结合非常紧密的课程，因此实践教 学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神的实践能力具有特殊作用。综 合实验环节是课堂理论教学的重要补充，目的是使学生加深对课堂讲述理论内容 的理解和掌握，更重要的是对学生进行实验技能的基本训练，提高学生分析问题 和解决问题的能力，树立工程实际观点和严谨的科学作风，得到科学研究的初步 训练。本实验课的目的在于培养学生掌握传感器应用及检测技术的基本实验方法 与操作技能，通过实验教学，使学生对常用测量传感器的工作原理、物理结构、 测量电路和实际应用等形成感性认识，加深学生对传感器的选型、调理电路设计 方法的理解，培养学生的动手能力，并能根据实验目的、实验内容及实验设备进 行传感器应用的自行设计，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出 必要结论，从而完成实验报告，达到培养学生在传感器应用及检测技术中具备分 析问题和解决问题的初步能力，为今后在工程实际中设计性能优良的传感器应用 系统打下基础。 实验教学与理论教学紧密配合，理论上难于理解的内容通过实验进行分析和 验证；将课程分解出若干个知识点，从知识应用的角度议定实验项目，从工程应 用的角度议定实验项目，培养学生工程应用能力。本课程开设 2 个必修实验（4 课 时），其他为 18 课时的选修实验，在任选实验时，根据学生掌握知识的程度选做 4 课时实验。 2 目  录  实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十  金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验…………………………4 差动变压器的性能及应用…………………………………………………8 差动变面积电容传感器的静态及动态特性实验………………………11 压电传感器的动态响应实验……………………………………………15 霍尔式传感器的特性及应用实验………………………………………18 磁电式传感器的性能实验………………………………………………22 光纤位移传感器静态、动态实验………………………………………25 温度传感器特性实验……………………………………………………28 位移检测装置设计实验…………………………………………………33 振动测量装置设计实验…………………………………………………35  实验十一 温度检测装置设计实验…………………………………………………37 实验十二 数据采集与处理实验 … ………………………………………………38 3 实验一：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：（必修） 一、实验目的 1、熟悉 CSY-998 型传感器系统实验仪的结构及使用方法 2、了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理，放大器性能。 3、通过实验增加学生对传感器的感性认识。 4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。 二、实验内容 1、单臂电桥实验 2、半桥电路性能实验，比较金属应变片半桥和单臂桥的性能。 3、全桥电路性能实验，了解全桥测量电路的优点。 三、实验原理、方法和手段 电阻应变式传感器简称电阻应变计 , 结构如图所示。当将电阻应变计用特殊 胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之 变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪 表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同 联接，即可测得应力、变形、扭矩等机械参数 金属箔式电阻应变片典型结构 敏感栅是用栅状金属箔片代替金属丝。金属箔栅采用光刻技术制造，适于大 批量生产。由于金属箔式应变片具有线条均匀、尺寸准确、阻值一致性好、传递 试件应变性能 好等优点，因此，目前使用的多为金属箔式应变片。 应变式传感器的工作原理： 应变电阻在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，叫做电阻应变 效应。实验时，将金属箔式应变片贴在一个悬臂梁上，改变测微头，使应变电阻 发生机械变形，通过放大器输出电量的变化， 1、电阻应变片