传感器新实验指导书.doc

《检测与转换技术》 实验指导书 实验报告书 学生姓名： 学 号： 电子电气工程学院 自动化系  实验目录 实验一 金属箔式应变片特性实验 1 1.1 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 1 1.2 金属箔式应变片——半桥性能实验 3 1.3 金属箔式应变片——全桥性能实验 4 实验二 电涡流传感器变换特性实验 6 2.1 电涡流传感器的位移特性实验 6 2.2 被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 8 2.3 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 9 实验三 电容式传感器位移特性实验 10 实验四 直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 12 实验一 金属箔式应变片特性实验 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、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。电桥的作用是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。 三、需要器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源 四、试验步骤： 根据图1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。 图1 应变式传感器安装示意图 接入模板电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，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，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端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。 将应变式传感器的其中一个应变片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（从主控箱引入）如图2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。 图2 应变式传感器单臂电桥实验接线图 在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表数值，直到200g砝码加完。记下试验结果填入表1，关闭电源。 表1 重量（g） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv） 正行程 反行程 根据上表计算系统灵敏度S，S=Δu/ΔW（Δu为输出电压变化量；ΔW为重量变化量）。计算线性误差（端基线性度）：δf1=Δm/yF.S×100%，式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，yF.S为满量程输出平均值，此处为200g。 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二、基本原理：不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=EKε/2。 三、需要器件与单元：同实验1.1。 四、实验步骤： 传感器安装同实验1.1。做实验1.1中2的步骤，实验模板差动放大器调零。 根据图3接线。R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，实验步骤3、4同实验1.1中4、5的步骤，将实验数据记入表2，计算灵敏度S=Δu/ΔW，非线性误差（端基线性度）δf2。若实验时无数值显示，说明R2与 R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。 图3 应变式传感器半桥实验接线图 表2 半桥测量时输出电压与加负载重量值 重量（g） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv） 正行程 反行程 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。 二、基本原理：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，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1=R2=R3