现代检测技术实验报告.docx
现代检测技术实验报告院系名称：航天学院控制科学与工程系学生姓名： 唐艳秋学 号： 同组人 ： 廖幻年实验日期： 2011年10月12日实验成绩：教师评语： 教师签字： 年 月 日实验一 箔式应变片性能单臂电桥一 实验目的1观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2 测试应变梁变形的应变输出。 3 比较各桥路间的输出关系。二 实验原理 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，其电阻值也随之放生响应的变化。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，R=RR；当两个应变片组成差动状态工作，则有R=2RR；用四个应变片组成两个差动对工作，且R1=R2=R3=R4=R，R=4RR。由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三 实验结果1 箔式应变片特性及单臂桥路工作原理箔式应变片特性：箔式应变片的敏感栅是采用光刻技术刻成的一种很薄的金属箔栅，当敏感栅受力发生变形时，其电阻值也随之发生相应的变化，根据不同的测量要求，可以制成不同形状的敏感栅，亦可在同一应变片上制成不同数目的敏感栅。箔式应变片具有散热条件好、允许电流大、横向效应小、疲劳寿命长、生产过程简单、适于批量生产等优点。单臂桥路工作原理：如上图所示，单臂是指在电桥组成工作时，有一个桥臂（用应变片）阻值都随被测物理量而变化。当R1×R3=R2×R4则输出电压U为零，电桥处于平衡状态。如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化。2 实验数据及灵敏度计算位移mm-5.0-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0电压-0.050-0.046-0.039-0.034-0.028-0.020-0.015位移mm-1.5-1.0-0.500.51.01.5电压-0.010-0.0030.0040.0050.0100.0190.024位移mm2.02.53.03.54.04.55.0电压0.0300.0360.0440.0490.0540.0630.069电压变化平均值V=0.0059V位移变化平均值X=0.5mm灵敏度S=VX=0.0118V/mm四 试验曲线实验十 热敏式温度传感器测温实验一 实验目的了解热敏电阻的温度传感器特性及测量方法。二 实验原理用半导体材料制成的热敏电阻具有灵敏度高，可以应用于各领域的优点，热电偶一般测高温时线性较好，热敏电阻用于200以下温度较为方便，本实验中所用热敏电阻为负温度系数。温度变化时热敏电阻阻值的变化导致运放组成的压/阻变换电路的输出电压发生相应变化。实验仪上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25时阻值为810K。三 实验结果1 热敏电阻的特点及应用热敏电阻的主要特点是：灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100倍以上，能检测出10-6的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55315，高温器件适用温度高于315（目前最高可达到2000），低温器件适用于-27355；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1100k间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。热敏电阻的应用：热敏电阻可作为电子线路元件用于仪表线路温度补偿和温差电偶冷端温度补偿等。利用NTC热敏电阻的自热特性可实现自动增益控制,构成RC振荡器稳幅电路,延迟电路和保护电路。在自热温度远大于环境温度时阻值还与环境的散热条件有关，因此在流速计、流量计、气体分析仪、热导分析中常利用热敏电阻这一特性,制成专用的检测元件。PTC热敏电阻主要用于电器设备的过热保护、无触点继电器、恒温、自动增益控制、电机启动、时间延迟、彩色电视自动消磁、火灾报警和温度补偿等方面。2 求出灵敏度S实验数据如下表To（）0123456Vo（V）0.3580.2900.2760.2650.2550.2420.235To（）78910111213Vo（V）0.2260.2190.2110.2050.1980.1920.186To（）14151617181920Vo（V）0.1800.1740.1700.1640.1580.1540.151电压变化平均值Vo=-0.0069V温度变化平均值To=1灵敏度S=VoTo=-0.0069V四 试验曲线实验十二 光纤位移传感器位移测量一 实验目的 了解光纤传感器原理、工作特性、测量方法及用途。二 实验原理反射式光线位移传感器的工作原理如下图所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，在传感系统中，一支为接收光纤，另一支为光源光纤，光纤只起到传输信号的作用。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换器，光电元件将接收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置量。三 实验结果1 简述光导纤维特性及光纤传感器原理。光导纤维特性：光导纤维是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。主要特性有：损耗小，容量大；有一定带宽且色散小；接线容易；易于成统；可靠性高；制造比较简单；价廉等。光纤传感器原理：将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。2 给出实验测量光纤特性曲线，所测量光纤前坡最大线性距离？光纤特性曲线由上图可知，光纤前坡最大线性距离为2mm。3 根据振动实验，给出振动试验曲线，实验中采样频率？振动频率？振动试验曲线由上图可知采样频率为1/0.002=500Hz振动频率为1/(0.152-0.058)=10.6Hz实验十四 霍尔式传感器的直流激励特性一 实验目的 了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。二 实验原理 霍尔式传感器是由工作在两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三 实验结果1 简述霍尔式传感器工作原理：霍尔式传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种磁敏式传感器。它可以直接测量磁场和微位移量，应用于电池测量、压力、加速度、振动等方面的测量领域。在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子与电洞受到不同方向的洛伦兹力而往不同方向上聚集，在聚集起来的电子与电洞之间会产生电场，此一电场将会使后来的电子电洞受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子电洞能顺利通过 霍尔效应不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。 方便起见，假设导体为一个长方体，长度分别为a,b,d，磁场垂直ab平面。电流经过ad，电流I = nqv(ad)，n为电荷密度。设霍尔电压为VH，导体沿霍尔电压方向的电场为VH / a。设磁场强度为B。 洛仑磁力 f=qE+qvB/c(Gauss 单位制) 电荷在横向受力为零时不在发生横向偏转，结果电流在磁场作用下在器件的两个侧面出现了稳定的异号电荷堆积从而形成横向霍尔电场 E= - vB/c 由实验可测出 E= UH/W 定义霍尔电阻为 RH= UH/I =EW/jW= E/j j = q n v RH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc) UH=RH I= -B I /(q n c)2 通过实验给出霍尔传感器特性曲线，找出线性区间。霍尔传感器特性曲线由上图可知，线性区间：0.262.22mm
