电子传感器实验指导分解.doc

《传感器》实验指导书 应用电子技术教研室 郝娜 2009．9 实验一 应变式传感器特性测试 实验目的 1、掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能； 2、了解学习全桥测量电路的构成及其特点、优点； 3、比较单臂电桥与全桥的不同性能、了解其特点； 实验用器件与设备 1、传感器实验箱； 2、直流稳压电源、箔式应变片、螺旋测微仪、数字电压表 实验原理 电阻应变（即电阻应变片）是一种能将被测试件的应变变化转换成电阻变化的传感元件，工作原理基于应变——电阻效应（即当电阻敏感栅感受应变时，其电阻发生相应变化的物理现象）。应变片分类：金属式应变计、箔式应变计、半导体应变计、金属薄膜应变计等。使用应变片测量应变或应力时，将应变片牢固地粘贴在被测弹性试件上，当试件受力变形时，应变片的金属栅随之产生相应变形，从而引起应变片电阻的变化。 图1、电桥电路 实验步骤 1、了解所需元件、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。 2、将差动放大器调零：将差动放大器的正（+）、负（—）输入端与地短接。将差动放大器的输出端与F/V表（即电压/频率表）的输入插口Vi相连；差动放大器的地与F/V表的地相连；调节差动放大器的增益到最大位置（右旋到底），然后调整差动放大器的调零旋扭使F/V表显示为零。 3、根据图1接线，R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；R4=Rx为应变片。 测微仪使得悬臂梁基本处于水平位置。将稳压电源的切换开关置±4V档。将F/V表置20V档，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1,使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1，使F/V表显示为零。 5、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下各唯一5mm，每位移1mm记录一个输出电压值，并记录。 位移（mm） 电压（v） 根据表中所测数据在坐标图上作出V-X曲线，计算灵敏度S= 6、依次将图1中的固定电阻R1换接成板桥、全桥。用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下各唯一5mm，每位移1mm记录一个输出电压值，并记录。 位移（mm） 电压（v） 位移（mm） 电压（v） 7、 在同一坐标图上作出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，作出结论 实验二 电容式传感器 实验目的 1、验证差动平行变面积式电容传感器的工作原理； 2、掌握差动平行变面积式电容传感器的位移实验技术； 3、观察和了解差动平行变面积式电容传感器的动态实验； 实验用器件与设备 1、传感器实验箱； 2、电容传感器、测微仪 实验原理 变面积型电容传感器测量位移有3种方式：平面直线位移型，角位移型，圆柱（或圆角）形线位移型。 实验步骤 1、观察电容传感器的机构：传感器由一组动片和两组动片组成，连接主机与实验模块的电源线及传感器接口，将差放增益调至一半。 2、打开主机电源，涌测微仪带动传感器动片位移至两组动片之间，此时模块电路输出为零。 3、向上和向下转动测微头，每次0.5mm，记下此时测微头读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片覆盖面积最大为止，记录数据，作出V-X X（mm） V（V） 4、计算系统灵敏度S，给出实验结论。  实验三 电感式传感器 实验目的 1、了解差动变压器原理及工作情况； 实验用器件与设备 1、传感器实验箱； 2、电感传感器、测微仪、音频振荡器、示波器； 实验原理 根据变压器原理：次级线圈感应电势分别： 输出电势： 当衔铁在中间位置时若两次线圈及参数磁路尺寸相等则M1=M2=M，所以E2=0当衔铁偏离中间位置时M1≠M2，由于差动工作，所以M1=M+ΔM1，M2=M-ΔM2，在一定的范围内M1=M+ΔM1其差值（M1-M2）与衔铁位移成正比例，在负载开路情况下输出电势为：E2=-jw(M1-M2)I1 当没有信号输入时，铁心处于中间位置，输出电压为零点残余电压。当有信号输入时，铁心移上或移下，其输出电压经交流放大，相敏检波滤波后得到直流输出，可以指示输入位移量的大小和方向。本试验用示波器读取零点残余电压值和位移量的大小。 实验步骤 1、观察试验台上差动变压器式传感器的结构。装上测微头调整，使差动变压器铁芯处于线圈中段位置。 2、开启主副电源，调整音频振荡器幅度旋扭，利用示波器观察，使音频振荡 器输出激励电压峰峰值为2V。按图接线。利用示波器观察，调整测微头，使示波器指示电压逐渐减小至近似为零。 3、旋转测微头（使示波器读数减小的方向），每隔0.1mm读