常用传感器使用实验.doc

常用传感器使用实验 2009年03月17日 10:33 www.elecfans.co 作者：本站 用户评论（0） 关键字： 常用传感器使用实验 一、实验目的1． 掌握常用传感器结构、使用方法及其测量系统的组成。2． 了解传感器及其测量系统的标定方法。3． 熟悉CSY10型传感器实验仪的使用方法。二、实验仪器及设备1． CSY10型传感器实验仪2． 双踪示波器三、实验装置1． CSY10传感器实验仪CSY10 传感器是集被测体、各种传感器、激励源、显示仪表和处理电路为一体的一个完整的测量系统，它主要由信号源及显示部分、传感器试验台部分和处理变换部分三者组成。信号源由±15V 稳压电源和±2V—±10V 稳压电源、音频振荡器和低频振荡器所组成。显示仪表由21 3位电压/频率表和指针式毫伏表组成，可以在实验中配合使用。试验台配有应变、温度、热电、压电、电容、光纤、霍尔、电感、电涡流、磁电等十种传感器。两只测微头可以在做静态实验时对传感器进行标定。而悬臂梁的结构和激振器又可以产生低频振动，使仪器具有进行动态测量实验的功能。处理、变换电路则包含了电桥、差动放大器、电荷放大器、低通滤波器、移相器、相敏检波器、温度变换器、光电变换器、电容变换器、涡流变换器等。利用这些部件，可以方便地组成数十种不同的实验，这些实验分为三类：静态实验、动态实验和系统实验。如对应变片就至少可以进行这些实验：单臂、半桥及全桥应变电桥实验。四、实验内容本实验内容较多，各专业根据具体情况选做其中几个。 （一）金属箔式应变片：单臂、半桥和全桥的比较1、实验原理本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４中，电阻的相对变化率分别为△Ｒ１／Ｒ１、△Ｒ２／Ｒ２、△Ｒ３／Ｒ３、△Ｒ４／Ｒ４，当使用一个应变片时，ΣＲ＝△R／Ｒ；当二个应变片组成差动状态工作，则ΣＲ＝２△Ｒ／Ｒ；用四个应变片组成二个差动对工作，且Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ，ΣＲ＝４△Ｒ／Ｒ。２、实验所需部件直流稳压电源（±４Ｖ）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。３、实验步骤(1)差动放大器调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100 倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表（数字电压表拨到2V档），用“调零”电位器调整使差动放大器输出电压为零，然后拨掉实验线。调零后“调零”电位器位置不要改变。(2)按图(１)将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３和ＷＤ为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，Ｒ为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±４Ｖ。(3)确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥ＷＤ电位器，使测试系统输出为零。将测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使悬臂梁处于基本水平状态。(4)旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动。在水平状态下调节测微头，使输出电压为零，记下测微头的刻度。旋动测微头，每往下移动1mm，记录一个差动放大器输出电压值,并记录表中，共测量7-8mm。将测微头移到水平位置，并使测试系统输出电压为零，记下测微头刻度，使测微头往上移动，并记录数据。(5)依次将图（１）中的电桥固定电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。(6)重复步骤（３）―（４），测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。(7)在同一坐标上描出Ｖ－Ｘ曲线，比较三种桥路的灵敏度S，并做出定性的结论。 4、注意事项㈠在本实验中放大器只能接成差动形式，否则系统不能正常工作。㈡流激励电压不能过大，以免应变片造成损坏。 图（1）箔式应变片性能实验 （二）差动螺管式电感传感器（位移和振幅测量）1、实验原理利用差动变压器的两个次级线圈和软磁铁氧体组成了差动螺管式电感传感器，衔铁和线圈的相对位置的变化将引起螺管线圈电感值的变化。当用恒流激励传感器，线圈的输出电压就与衔铁的位移有关。2、所需部件：音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、电压表、示波器、测微头、电压表、低通滤波器。振幅测量时用低频振荡器。3、实验步骤（１） 静态测量（位移测量）①变压器的二个次级线圈组成差动状态，按图（2）接线，音频振荡器LV 端做为恒流源供电，差动放大器增益适度，差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固