傳感器技术(软件)实验指导书.doc

传感器技术实验指导书 软件学院 专业名称 班级 学生姓名 学号 实验成绩 辽宁工业大学 2012年7月 目 录 实验一 电阻应变式传感器特性实验 3 实验二 电容传感器特性实验 9 实验三 电涡流传感器特性实验 13 实验四 压电式传感器特性实验 17 实验五 热电式传感器特性实验 20 实验六 光电式传感器特性实验（综合性） 26 实验七 霍尔传感器特性实验（选做） 32 实验八 测速方法比较实验（选做） 37 附录一 CSY2000系列传感器实验台说明书 41 实验一 电阻应变式传感器特性实验 一、实验目的 熟悉电阻应变式传感器的结构。 了解单臂、半桥和全桥测量电路工作原理和性能。 比较单臂与半桥、全桥的不同性能，了解各自特点及全桥测量电路的优点。 二、基本原理 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： ΔR／R＝Kε，式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态，对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。 2、对半桥测量电路而言，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压UO2＝EKε／2。 3、全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U03＝KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、实验仪器及材料 1、应变式传感器实验模板（应变式传感器－电子秤）、砝码盘、砝码。 2、主控箱（数显表、±15V电源、±4V电源、电源地）。 四、实验步骤 1、打开实验台左下面的柜门，取出装有如图应变式传感器（电子秤）模板。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右，应变式传感器安装示意图。 2、打开实验台右下面的抽屉，取出托盘和短圆柱形砝码 图1—1应变传感器安装图 3、关闭主控箱电源，按下面提示为实验模板连线（图1-2中电桥4臂电阻还没就位）。 1)入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端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）。关闭主控箱电源（注意：当Rw3、Rw4的位置一旦确定，就不能改变）。 2)将应变式传感器的4个电阻应变片（即模板左上方的R1 R2 R3 R4）接入电桥，接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如实验模版图所示。检查接线无误后，打开主控台电源。调节RW1，使数显表显示为零。 图1—2应变传感器接线图 4、电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1－1中（全桥）。 5、（1）将应变式传感器的其中2个电阻应变片R1 R2（即模板左上方的R1 R2）接入电桥作为2个桥臂与R6、R7接成直流电桥（R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）参照实验模版图。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。 （2）电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1－1中（半桥）。 6、 （1）将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）参照实验模版图。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。 （2）电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1－1（单臂电桥）。 五、实验数据处理与分析 1、按表1－1所记录的实验数据， 在同一坐标系下绘制三种电路下的输入输出曲线。 表1－1全桥、半桥、单臂电桥输出电压与