传感器实验报告_6.docx

传感器实验报告实验一金属箔式应变片实验一、实验目的1.了解金属箔式应变片，单桥臂的工作原理和工作情况。2.验证单臂、半桥、全桥的性能及互相之间的关系。二、实验原理测量单臂、半桥和全桥测量电路下的输出电压和形变位移的关系。三、实验单元及部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平衡梁、测微头、一片应变片、F/V表头、主副电源。旋钮初始化位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表头2V档，差动放大器增益最大。四、实验步骤1.了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片尾棕色衬底箔式构造小方薄片。上下二片梁的外外表各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，能够上、下、前、后、左、右调节。2.将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正+、负-、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连；开启主、负电源；调接差动放大器增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。3.据下列图接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档。调节测位头脱离双平行梁，开关主、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，在调节电桥W1渐渐地调，使F/V表显示为零。4.将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平行梁的自由端与自由端磁钢吸合，调节测微头支柱的高度梁的自由端跟随变化使F/V表显示最小，再旋动测微头，使F/V表显示为零细调零，这时的测微头刻度为零位的相应刻度。5.旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值填表，然后关闭主、副电源。6.保持放大器增益不变，将R3固定电阻换成与R4工作状态相反的另一应变片，即取二受力方向不同应变片，构成半桥，调节测微头使梁到水平位置目测，调节电桥W1使F/V表显示为零，重复上一步经过同样测得读数填表。7.保持放大器增益不变，将R1、R2两个固定电阻换成另两片受力应变片即R1换成上下箭头R2换成下上箭头组桥时只要把握对臂应变片的受力方向一样，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则互相抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表显示零。重复上一步经过将读出数据填表。8.实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。五、实验结果六、实验考虑题1.本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？答：直流稳压电源的波纹系数小，电压调整率低，防止产生误差，放大器输入阻抗要高，同相反相放大一致。2.根据所给的差动放大器电路原理图见附录一，分析其工作原理，讲明它既能做差动放大，又可做同相或反相放大器。答：当电桥后面接放大器时，电桥输出端看成开路，电桥输出式为：Uo=R1R4?R2R3(R1+R2)(R3+R4)×U应变片工作时，其电阻变化为R时Uo=(R1+R1)(R4+R4)?(R2+R2)(R3+R3)(R1+R1+R2+R2)(R3+R3+R4+R4)采用等臂电桥，即R1=R2=R3=R4=R，则上式可写为Uo=R1+R4?R3?R2×U相邻两应变片极性不同，即一为拉应变，另一为压应变，输出电压为两者之和，此时为差动放大器。若仅仅在电桥上接入一片应变片，当接入R1或R4位置时可当同相放大器，当接入R2或R3位置即为反相放大器。七、实验心得实验三十差动变面积式电容传感器的静态及动态特性一、实验目的1.了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性二、实验原理电容式传感器有多种形式，本试验仪中用的是差动变面积式。传感器由两组定片和一组动片组成。当安装与振动态的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应的变化，成为差动电容。如将上层定片与动片构成的电容定位C×1，下层定片与动片构成的电容定为C×2，当将C×1和C×2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。三、实验单元及部件电容传感器、电压放大器、低通滤波器、F/V表、激振器、示波器。有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档。四、实验步骤1.按下列图接线2.F/V表打到20V档，调节测微头，使输出为零。3.转动测微头，每次0.5mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上或下定片覆盖面积最大为止。4.返回测微头至初始位置。并开场以相反方向旋动，同上法，记下X(mm)及V(mv)值。5.计算系统灵敏度S。S=V/X式中V为电压变化，X为相应的梁端位移变化，并作出VX关系曲线。6.卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形。五、实验结果实验十一差动变压器互感式的性能一、实验目的1.了解差动变压器的原理及工作情况二、实验原理差动变压器有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器鼓励用，相当于变压器的原边，次级线圈有两个构造尺寸和参数一样的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边，差动变压器的开磁路，工作是建立在互感的基础上的，其原理及输出特性见下列图。三、实验单元及部件音频振荡器、测微头、示波器、主副电源、差动变压器、振动台。有关旋钮的初始位置：音频振荡器4kHz8kHz、双踪示波器第一通道灵敏度500mV/div、第二通道灵敏度10mV/div，触发选择打到第一通道，主副电源关闭。四、实验步骤1.根据下列图接线，将差动变压器、音频振荡器必须LV输出、双踪示波器连接起来，组成一个测量线路。开启主副电源，将示波器探头CH2、CH1分别接到差动变压器的输入和输出端，调节差动变压器原边线圈，音频振荡器鼓励信号峰峰值为2V。2.用手提压变压器磁芯，观察示波器第一通道波形能否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。3.转动测微头使测微头使测微头与振动平台吸合，再向上转动测微头5mm，使振动平台往上位移。4.向下旋转测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度S。S=V/X式中V为电压变化，X为相应振动平台的位移变化，做出X-V关系曲线。读数经过中应注意初、次级波形的相应关系。五、实验结果3.波形六、实验考虑题1.根据实验结果，指出线性范围。答：根据实验数据，变压器的线性范围约为410mm2.当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双踪示波器观察到的波形会发生如何的变化？答：当磁棒位置由上到下变化时，示波器的波形幅值会先减小得到最小值，然后再反向增大。3.用测微头调节振动平台的位置，使示波器上观察的差动变压器的输出阻抗端信号最小，这个最小电压是什么？由于什么原因造成的？答：当阻抗最小时最小输出电压约为28mV，存在这个最小电压是由于线圈存在内阻，当阻抗最小时线圈电阻起主导作用，会在线圈两端产生一个较小的电压。七、实验心得实验十六差动螺管式自感式传感器的静态位移性能一、实验目的1.了解差动螺管式传感器的原理。二、实验原理利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。衔铁和线圈相对位置变化引起螺管线圈电感的变化，次级二个线圈必须呈差动状态连接，当衔铁移动时，第一个线圈电感量增加，而另一个线圈电感减小。三、实验单元及部件音频振荡器、电桥、移相器、相敏检波器、低通滤波器、F/V表、测微头、示波器、差动放大器、主副电源、差动变压器两组次级线圈与铁心。有关旋钮的初始位置：音频振荡器5kHz，幅度旋到适中位置，差动放大器增益适当，主副电源关闭。四、实验步骤1.按下列图接线，组成一个电感电桥测量系统。2.装上测微头，调节铁芯到中间位置。3.开起主副电源，音频振荡频率置5kHz-8kHz之间，以差放输出波形不失真为好，音频幅度2Vp-p。用类似于实验七3的方法，利用示波器和电压表，调整个平衡及调零旋钮，使F/V表读数为零F/V表始终调不到零，讲明差动变压器的铁芯不处在中间位置，可适当调节测微头。4.转动测微头，同时记下实验数据，填入下表：建议每隔0.2mm读数5.作出V-X曲线，计算出灵敏度，比拟此实验与实验十三的异同。关闭主副电源。五、实验结果