南昌大学传感器与检测技术实验报告.doc

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1、实 验 报 告实验课程： 传感器与检测技术 学生姓名： 苏文斌 学 号： 专业班级： 自动化114班 2014年 6月5日目录实验一 差动变压器的应用实验二 热电偶的原理及分度表的应用实验三 热敏电阻测温演示实验实验四 霍尔式传感器的静态位移特性 南昌大学实验报告学生姓名： 苏文斌 学 号： 专业班级： 自动化114班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验一 差动变压器的应用电子秤一、实验目的：1、了解差动变压器的实际应用。2、根据理论知识熟悉差动变压器工作原理。二、实验耗材：音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、V/F表、电桥、砝码、振动平台。三

2、、实验步骤：有关旋钮初始位置：音频振荡器调至4KHZ，V/F表打到2V档。按图1接线，组成一个电感电桥测量系统，开启主、副电源，利用示波器观察调节 音频振荡器的幅度旋钮，使音频振荡器的输出为VP-P值为lV。图1 接线图将测量系统调零，将V/F表的切换开关置20V档，示波器X轴扫描时间切换到0.10.5ms（以合适为宜），Y轴CHl或CH2切换开关置5V/div，音频振荡器的频率旋钮置5KHz，幅度旋钮置中间位置。开启主、副电源，调节电桥网络中的W1，W2，使V/F表和示波器显示最小，再把V/F表和示波器Y轴的切换开关分别置2V和50mv/div，细条W1和W2旋钮，使V/F表显示值最小。再用

3、手按住双孔悬臂梁称重传感器托盘的中间产生一个位移，调节移相器的移相旋钮，使示波器显示全波检波的图形。放手后，粱复原。适当调整差动放大器的放大倍数，使在称重平台上放上一定数量的砝码时电压表指示不溢出。去掉砝码，必要的话将系统重新调零。然后逐个加上砝码，读出表头读数，记下实验数据，填入下表；Wq20g40g60g80g100g VP-P（V）1.0401.0431.0451.0471.050曲线图如下：去掉砝码，在平台上放一重量未知的重物，记下电压表读数，关闭主副电源。利用所得数据，求得系统灵敏度及重物重量。四、注意事项：（1）砝码不宜太重，以免粱端位移过大。（2）砝码应放在平台中间部位，为使操作

4、方便，可将测微头卸掉。五、实验心得 本次实验是我们第一次进行传感器与检测技术的实验，实验开始对实验仪器比较好奇，进行了各种尝试，最后按照实验指导书进行了连线，但是遇到了实验仪器存在问题，不能进行实验，进过与其他小组同学的合作之后才得以完成，本次实验我们不仅仅第一次见识到了这样的实验仪器，并且通过实验加强了自己对理论知识的理解，差动变压器的应用相对而言比较广泛，这也加强了我们自己动手能力。 南昌大学实验报告学生姓名： 苏文斌 学 号： 专业班级： 自动化114班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验二 热电偶的原理及分度表的应用一、实验目的：1、了解热电偶的原理及现象

5、。2、掌握和熟悉热电偶的理论知识。二、实验仪器：15V 不可调直流稳压电源、差动放大器、电压表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主、副电源。三、实验步骤：1、了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。2、按图接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，记录下自备温度计的室温（此时的温度为冷端温度）。图四3、将15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加

6、热时间不要超过2 分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。4、用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。5、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式： ( , ) ( , Eab t to = Eab t tn ) + Eab(tn ,to ) 计算热端温度为t，冷端温度为0时的热电势， ( , ) o Eab t t ,根据计算结果，查分度表得到温度t。6、热电偶测得温度值与自备温度计测得温度值相比较。（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只要了解热电势现

7、象）7、实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器15V 电源（自备温度计测出温度后马上拆去15V电源连接线），其它旋钮置原始位置。附表如下：四、实验数据：室温：29E=0.171mV测得温度T=40又Eab（T，Tn）=E/（150*2）=0.570mVEab（T，T0）=Eab（T，Tn）+Eab（Tn，T0） =0.570mV+1.155mV =1.725mV查表得T的理论值为：T=43五、实验思考：1、为什么差动放大器接入热电偶后需再调差放零点？答：因为热电偶的自由端与工作端处在室温。2、即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也会有很大误差，为什么？答：热电偶测量温度时，其冷端保持温度恒定（

8、冰点温度），热端接触待测物体，此时产生温差电动势。但由于冷端处于室温环境中，热端与冷端温差并非热端与冰点的温差，因此必须加入冷端补偿电路，此时测得的电动势才与摄氏温度一一对应。但由于本实验中冷端温度为室温且没有用冷端补偿器，所以导致测量温度有很大误差。六、实验心得： 本次实验的原理是热电偶的原理，在次之前我们在理论课部分进行了详细的学习，热电偶的热电势不仅仅与热端温度有关，而且和冷端温度也有关系，只有冷端温度恒定的时候，才能通过测量热电势得到热端温度，否则需要通过补偿导线将冷端延长到一个温度恒定的地方，所以本次实验我们的理论知识还是比较充分，但是实验过程中还是遇到了一些问题，实验数据也出现了一

9、些误差，但是通过本次实验对理论知识进行了衣服呢验证，有一定收获。 南昌大学实验报告学生姓名： 苏文斌 学 号： 专业班级： 自动化114班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验三 热敏电阻测温演示实验一、实验目的：了解NTC热敏电阻现象。二、实验单元：加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、V/F表、主副电源。三、实验步骤： （1）了解热敏电阻在实验仪上的位置和符号，它是一个黑色或棕色元件，封装在双平行振动梁上片梁的表面。VRT2VW1HW1LV/F表电桥平衡网络W1图1 接线图（2）将V/F表切换开关置2V档，直流稳压电源切换开关置2V，按图1接线，

10、开启主、副电源，调整W1电位器，使V/F表指示为1V左右，这时为室温时的Vi。（3）将-15V电源接入加热器，观察电压表读数的变化，电压表的输出电压：（4）由此可见，当温度升高时，RT阻值下降，Vi 升高四、实验思考： 如果你手中有这样一个热敏电阻，想把它作为一个050的温度测量电路，你认为该怎样实现？答；让热敏电阻和某一定值电阻Rv串联，在低温时，由于热敏电阻Rt趋近于无穷，使电路总电阻近似等于Rt，而在高温是，Rt趋近于0，电路的总电阻等于Rv，热电特性曲线是非线性的，单笔单个热敏元件要平坦。接电路时，要注意用三线制或四线制接法。五、实验思考：在理论课程中，我们对于半导体热敏电阻有了一定的

11、了解，按照热敏电阻率随着温度变化的特性不同，热敏电阻分为正温度系数（PTC）负温度系数（NTC）临界温度系数（CTR）三种，本次实验是研究负温度系数（NTC热敏电阻现象），所以通过本次实验对其进行验证，确实是得到了当温度升高时，RT阻值下降，明显的负温度系数。通过本次实验也加深了对热敏电阻的理解。 南昌大学实验报告学生姓名： 苏文斌 学 号： 专业班级： 自动化114班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验四 霍尔式传感器的静态位移特性直流激励一、实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。二、实验部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V/F表、直流稳压电源，测微头

12、、振动平台。三、实验准备：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。四、实验步骤： （1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号，霍尔片安装在实验仪的振动圃盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔式传感器。 （2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置接近最小，使得霍尔片在磁场中位移时V/F表读数明显变化，关闭主，副电源，根据图1接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。图1 接线图（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。（4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为

13、零。（5）上下旋动测微头，记下电压表读数，建议每隔0.2mm读一个数，将读数填入下表：X(mm)12.1411.9411.7411.5411.3411.1410.94V(v)0.0410.0360.0300.0240.0170.0090X(mm)10.7410.5410.3410.149.949.749.54V(v)-0.008-0.016-0.025-0.036-0.048-0.059-0.077曲线如下：用最小二乘法处理数据：令：Y=A+Bx有实验数据可得：A=-0.48 B=0.2所以 Y=0.2x-0.48由此可以得出灵敏度：k=dy/dx=0.2 可见，本实验测出的实际上是磁场情况，

14、它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也越大。（6）实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。 五、注意事项：（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。（2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。（4V就有可能损坏霍尔片）六、实验心得： 本次实验是我们传感器与检测技术的最后一个实验，对于霍尔式传感器理论课中没有详细讲解，但是对于气筒霍尔效应及其霍尔电势的原理高中有着一定的知识，这一次实验刚开始数据测量总是存在一定的问题，经过学长的指导之后实验顺利完成，经过曲线拟合比较之后，验证得到测出的实际上是磁场情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也越大。在这次实验中自己也学习到了课堂上所没有学习到的东西。