傳感器试验台(开课项目实验指导书).doc

实验三 电阻式传感器的全桥性能实验 一、实验目的 掌握全桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 将四个应变片电阻分别接入电桥的四个桥臂，两相邻的应变片电阻的受力方向不同，组成全桥形式的测量电路，转换电路的输出灵敏度进一步提高，非线性得到改善。实验电路图见图3-1，全桥的输出电压UO＝4EKε 四、实验步骤 1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，调节测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆磁头吸合，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2、将实验箱（实验台内部已连接）面板上的±15V和地端，用导线接到差动放大器上；将放大器放大倍数电位器RP1旋钮（实验台为增益旋钮）顺时针旋到终端位置。 3、用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮，使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。 4、按图3-1接线，将四个应变片接入电桥中，注意相邻桥臂的应变片电阻受力方向必须相反。 图3-1 电阻式传感器全桥实验电路 5、调节平衡电位器RP，使数字电压表指示接近零，然后旋动测微器使表头指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，每次0.4mm，上下各2mm，将位移量X和对应的输出电压值UO记入下表中。 表 3-1 X(mm) 0 UO(mV) 0 五、实验报告 1、根据表3-1，画出输入/输出特性曲线，并且计算灵敏度和非线性误差。 2、全桥测量时，四个应变片电阻是否必须全部一样？ 实验三十二 光纤传感器的位移特性实验 一、实验目的 1、了解光纤位移传感器的基本结构。 2、掌握光纤传感器及其转换电路的工作原理。 二、实验所用单元 光纤传感器、光纤传感器转换电路板、反射面、位移台架、直流稳压电源、数字电压表 三、实验原理及电路 本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束，两光束混合后的端部是工作端即探头。由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电压量，该电压的大小取决于反射面与探头的距离。 光纤传感器转换电路如图32-1所示。 图32-1 光纤传感器转换电路图 四、实验步骤 1、固定好位移台架，将测微器测杆与反射面连接在一起。 2、按照图32-2安装光纤位移传感器，将传感器的插头与转换电路板上的插座相连，并将转换电路板的输出连接至数字电压表上。 图32-2 光纤传感器安装示意图 3、调节测微器，使探头与反射面平板接触。接通电源，调节转换电路板上的RP使数字电压表指示为零，并记录此时的测微器读数。 4、旋转测微器，反射面离开探头，每隔0.1mm读取一次输出电压值，将电压与位移记入下表中，共记10组数据。 表 32-1 X(mm) UO(V) 五、实验报告 1、根据表32-1中的实验数据，画出光纤位移传感器的位移特性，并求出拟合曲线的方程。 2、本实验中光纤位移实验系统的灵敏度与哪些因素有关？ 实验三十五 压阻式压力传感器的特性实验 一、实验目的 1、了解扩散硅压阻式传感器测量压力的方法。 2、掌握扩散硅压阻式传感器及其转换电路的工作原理。 二、实验所用单元 压阻式压力传感器、压阻式压力传感器转换电路板、橡皮气囊、储气箱、三通连接导管、压力表、位移台架、直流稳压电源、数字电压表 三、实验原理及电路 扩散硅式压阻式压力传感器，在单晶硅的基片扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生变化，引起电阻的变化，将这一变化引入测量电路，通过输出电压可以测量出其所受的压力大小。测量电路图35-1所示，其中RP1用于调节放大倍数，RP2用于调节零点。 图35-1 压力传感器实验电路图 四、实验步骤 1、固定好位移台架，将压力传感器放在台架的圆孔中。 2、将压力传感器上的插头连接至转换电路板上的插座。转换电路板的输出连接至数字电压表。 3、按照图35-2连接管路。 图35-2 压力传感器实验系统示意图