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(整理)传感器原理与应用（传感器原理与应用）实验指导书朱蕴璞王芳编写孔德仁审定南京理工大学二九年九月实验须知1传感器实验仪是贵重实验设备，请在每个实验前认真阅读实验指导书，尤其是每个实验最后的实验注意事项。2实验仪器电源的开关原则:连接测量线路,确认准确无误后，开启仪器电源；实验完毕，关闭仪器电源，拆除测量线路。3稳压电源不可对地短路。4实验经过中，心要细、动作要轻，不可有强迫性机械动作出现。5实验严格按操作规程进行，否则，出现损坏责任自负。6实验完毕，请一切恢复到实验前的状态，然后离开实验室。目录实验一传感器静态标定实验(3)实验二应变式传感器特性实验(10)实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式位移传感器特性实验(14)实验四重量测量实验选做(25)实验五转速测量实验(29)实验六温度实验(34)实验一传感器静态标定实验注：“压力传感器的静态标定及特性指标的求取与“光纤位移传感器静态标定及特性指标求取“两实验取其一。压力传感器的静态标定及特性指标的求取1、实验目的把握压力传感器静态标定的基本方法以及压力传感器的静态特性指标的求取。2、实验内容1组建压力测试系统；2学习压力测试系统的标定经过；3计算压力测试系统静态特性指标。3、实验原理及方法活塞压力计被标传感器电阻应变仪数字万用表图1压力传感器标定系统原理压力表法码传感器桥盒电阻应变仪万用表电源压力泵手轮图2压力传感器标定系统构成被标传感器和压力表接入活塞压力计压力油路，活塞压力计产生一系列标准压力，该标准压力值由压力表指示。4、实验仪器设备活塞压力计一台，数字万用表一只，动态电阻应变仪一台，压力表一只。5、实验步骤1反复排除活塞压力计油腔内的空气，最后将压力泵手轮摇出。2把压力传感器装在活塞压力计的连接螺帽上，关闭油杯。3传感器输出接入可调零的桥盒，电桥输出接入数字万用表。当输出量很小，无法直接用万用表测得时，可先将传感器接入动态电阻应变仪桥盒注意电桥的连接，桥盒的另一端连线接应变仪输入选择一个通道；将应变仪专用电源接好；电阻应变仪电压输出接数字万用表。讲明：后者标定是整个系统标定，所求得的指标也为系统指标4压力表指示为零时，开启仪器电源注意：开启仪器电源前应变仪各通道应处于关闭状态，将应变仪灵敏度旋钮放在适中位置，根据动态电阻应变仪调零规则应变仪衰减档从大到小，各档分别调节电阻、电容平衡旋钮将系统输出调整为零，最后将应变仪衰减档放在适中位置上。5按活塞压力计的操作规程，转动压力泵的手轮，使托盘上升到规定的刻线位置，并转动托盘。6按所要求的压力间隔，逐点增加砝码重量，使压力计产生所需要的压力等间隔68个点至满量程，用数字万用表记录传感器在相应压力下的电压输出，数据记录于表1。此经过称为升程7在满量程处逐点减少砝码重量，使压力计产生所需要的压力等间隔68个点至零点。用数字万用表记录传感器在相应压力下的电压输出，数据记录于表1。此经过称为回程8重复4次实验步骤6、7，数据记录于表1。9计算压力传感器的灵敏度、迟滞、非线性度及重复性。表1数据记录、计算平均值及子样标准偏差表压力MPa0(满量程)输出mV1次升程回程2次升程回程3次升程回程平均值mV升程回程子样标准偏差升程回程表2以端点连线为工作特性曲线时特性指标的计算表压力Mpa平均值mV迟滞值mV端点连线理论值mV非线性mV升程回程升程回程.(满量程)6、实验报告要求实验报告含如下内容：1实验目的2实验内容3实验原理及方法包括实验系统框图4实验仪器设备与条件包括仪器状况、环境温度、环境湿度5实验步骤*6实验结果记录7实验信息处理与分析*8实验心得体会*7、实验注意事项1在整个标定经过中，系统只允许开场为零压力时的1次调零。2压力表的量程必须稍大于被标传感器的量程，所加压力不要超过传感器满量程的10%。光纤位移传感器静态标定及特性指标求取1、实验目的把握光纤位移传感器静态标定的基本方法以及静态特性指标的求取方法。2、实验内容1组建光纤位移传感器测试系统；2学习光纤位移传感器测试系统的标定经过；3计算光纤位移传感器测试系统的静态特性指标。3、实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图3、4所示，光纤采用Y型构造，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分成两束，分别作为接受光纤和光源光纤，光纤只起传输信号的作用。当光发射器发出的红外光经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接受光纤至光电转换元件将接遭到的光信号转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位移量。输出电信号电压同输入位移之间关系必须通过标定来得到，本系统由测微头产生标准位移，数字电压表记录输出电压。4、实验仪器设备CSY传感器综合实验仪，光纤、光电变换器、支架、反射片、测微头、电压表5、实验步骤x接受光纤光源光纤输出电压位移前波后波图3反射式光纤位移传感器原理图图4输出特性曲线1观察光纤构造：本仪器中光纤探头为圆型构造，由数百根光导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接受光纤。2将原装电涡流线圈上得电涡流线圈取下，装上光纤探头，探头对准度铬反射片。3振动台上装上测微头，开启电源，光电变换器VO端接电压表。旋转测微头，带动振动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面，此时VO输出为最小。4旋动测微头，使反射面离开探头，每隔0.2mm取一VO电压值填入下表3，至5mm结束。此经过称为升程5探头返回，同样每隔0.2mm取一VO电压值填入下表4。此经过称为回程6重复2次实验步骤4、5。7按平均值作出VOx曲线，分析并找出传感器前波段和后波段的线性段。8计算你所找出的前波段的线性段的灵敏度、非线性、重复性及迟滞。6、实验报告要求实验报告含如下内容：1实验目的2实验内容3实验原理及方法包括实验系统框图4实验仪器设备与条件包括仪器状况、环境温度、环境湿度5实验步骤*6实验结果记录7实验信息处理与分析*8实验心得体会*7、实验注意事项1光电变换器工作时VO最大输出电压以2V左右为好，可通过调节增益电位器控制，调节好后，在整个标定经过中，增益电位器不可再动。2实验时请保持反射镜片的干净与光纤端面的垂直度。3工作光阴纤端面不宜长时间直照强光，以免内部电路受损。4注意背景光对实验的影响。5光纤勿成锐角曲折。表4数据记录表位移(mm)0024.85.0电压(mV)升程1次回程升程2次回程升程3次回程实验二应变式传感器特性实验1、实验目的了解把握应变式传感器及不同测量处理电桥的特性。2、实验内容1观察把握箔式应变片、半导体应变片的构造、工作原理、相关测量电路及粘贴方式。2比拟单臂桥、差动半桥及全桥间的输出关系。3比拟箔式应变片、半导体应变片的输出。4观察把握温度对单臂桥、差动桥输出的影响。5观察把握温度对箔式应变片和半导体应变片的影响。3、实验原理及方法应变片是常用的测力元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体外表，当测件受力发生形变时，应变片的敏感栅伴随变形，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，电阻的相对变化分别为R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4，当电阻的相对变化绝对值大小相等时，若单臂桥的输出为U单，则差动半桥的输出为2U单，差动全桥的输出为4U单。温度变化引入了测量误差，实用测试电路中必须进行温度补偿。在电桥中，R1、R2为相邻臂工作片或其中一片只起补偿作用，当温度变化时两应变片的电阻变化R1、R2符号一样，大小值相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后，电桥仍知足平衡条件，无漂移电压输出。