感测技术实验指导书-长江大学电子信息学院.doc

感测技术实验指导书 （必 做） 吴爱平 编 电子信息学院 二00四 年 九 月 实 验 目 录 实验一 转速测量实验 1 实验二 电子秤实验 4 实验三 压力测量实验 9 实验四 温度测量实验 12 附录一 实验台使用说明 16 附录二 调节仪使用说明 18 实验一 转速测量实验 实验目的： 熟悉和掌握霍尔转速传感器、磁电式、光电转速传感器的工作原理。 了解转速的测量方法。 二、基本原理： 1．利用霍尔效应表达式：UH＝KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 2．基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势： 发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。 3．光电式转速传感器有反射型和直射型二种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电池接受转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。 三、实验所需部件：霍尔转速传感器、磁电传感器、光电转速传感器、直流电源＋5V、转动源2－12V、数显单元、导线若干。 四、实验步骤： 根据图1－1，将霍尔转速传感器装于传感器支架上,探头对准反射面内的磁钢。 图1－1 霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图 将5V直流源加于霍尔转速传感器的电源端（1号接线端）。 将霍尔转速传感器输出端（2号接线端）插入数显单元Fin端，3号接线端接地。 将转速源＋2V－12V输出旋至最小，接入三源板的转速电源孔中。 将数显单元上的开关拨到转速档，合上主控箱电源开关。 调节转速电压，可改变电机转速，观察并记录电压每增加1V时数显表转速显示的值，填入表1－1中。 7、关闭主控箱电源开关，取下霍尔转速传感器，进行光电转速测量，光电转速传感器已安装在三源板上，把三源板上的+5V、接地、VO 与主控箱上的+5V、地、数显表的Fin相连。 8、将转速源2－12V输出旋到最小，接到三源板的转速电源插孔中。 9、合上主控箱电源开关，调节转速源2—12V，观察并记录电压每增加1V时数显表转速显示的值，填入表1－2中。 10、关闭主控箱电源开关，取下光电传感器的相关连线，进行磁电式转速测量。 11、磁电式转速传感器按图1-1安装传感器端面离转动盘面2mm左右，并且将磁电式转速传感器中心对准磁钢中心。将磁电式转速传感器输出端插入数显单元Fin孔。（磁电式转速传感器两输出插头插入台面板上二个插孔） 12、将转速源2－12V输出旋到最小，接到三源板的转速电源插孔中，合上主控箱电源开关，调节转速源2—12V，记录数显表转速显示为0时的电压最大值。继续观察并记录电压每增加1V时数显表转速显示的值，填入表1－3中。 表1－1电压与转速（霍尔转速传感器） 电 压 转 速 表1－2电压与转速（光电转速传感器） 电 压 转 速 表1－3电压与转速（磁电转速传感器） 电 压 转 速 五、思考题： 本实验装置上用了六只磁钢，能否用一只磁钢？ 本实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便? 为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？ 如何利用光电传感器和调节仪自动控制电机转速? 实验二 电子秤实验 一、实验目的： 了解金属箔式应变片的应变效应，电桥的工作原理。 了解单臂电桥、半桥、全桥的性能，并比较其灵敏度和非线性度。 通过实验后能够设计信号放大电路。 基本原理： 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。对于半桥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。全桥测量电路中，将受力性相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值