传感器原理与应用标准实验报告.doc
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1、电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名:学 号:课程名称:指导教师:实验地点:实验日期: 年 月 日实验评分:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验室名称:传感器实验室实验项目名称:实验一 应变片单臂电桥性能实验实验学时:2实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。实验原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。单臂电桥实验原理如图1-3图 图1-3 应变片单臂电桥性能实验原理图实验器材(设备、元器件):传感器
2、、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤及内容:1 实验模板中的差动放大器调零:按图16示意接线,将主机箱上的电压表量程切换开关切换到2V档,检查接线无误后合上主机箱电源开关;调节放大器的增益电位器RW3合适位置(先顺时针轻轻转到底,再逆时针回转1圈)后,再调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示为零。图16差动放大器调零接线示意图2 按图17示意图接线,将2V10V可调电源调节到4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;3在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置),读取相应的数
3、显表电压值,记下实验数据填入表1。图17应变片单臂电桥实验接线示意图实验数据及结果分析:实验数据如下:表1-1:第一次实验数据(砝码增加):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如下图1-1:图1-1实验曲线图表1-2第一次实验数据(砝码减少):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如下图1-2:图1-2实验曲线图表1-3第二次实验数据(砝码增加)重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如下图1-3:图1-3实验曲线图表1-4第二次实验数据(砝码减少)重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如下图1-4:图1-4实验曲线图实验结论:总结及心得体会:对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师
4、签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108实验室名称:传感器实验室 实验项目名称:实验二 应变片半桥性能实验实验目的:了解应变片半桥(双臂)工作特点及性能。掌握测量方法。实验学时:2实验原理及内容:应变片半桥特性实验原理如图21所示。不同应力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,输出灵敏度提高,非线性得到改善。其桥路输出电压Uo(12)(RR)E(12)KE 。图21 应变片半桥特性实验原理图实验器材(设备、元器件):传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤:1 、实验模板中的差动放大器调零:(实验方法同实验一)2、
5、按图22示意图接线。3、 将2V10V可调电源调节到4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置),读取相应的数显表电压值,记下实验数据填入表2。图22 应变片半桥实验接线示意图实验数据及结果分析:实验数据如下:表2-1:第一次实验数据(砝码增加):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图2-1:图2-1实验曲线图表2-2第一次实验数据(砝码减少)重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图2-2:图2-2实验曲线图表2-3:第二次实验数据(砝码增加):重量(g)电压(m
6、v)对应的实验曲线如图2-3:图2-3实验曲线图表2-4第二次实验数据(砝码减少)重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图2-4:图2-4实验曲线图实验结论:半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时,应按图21 应变片半桥特性实验原理图所示,放在邻边。总结及心得体会:对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验室名称:传感器实验室 实验项目名称:实验三 应变片全桥性能实验实验学时:2实验目的:了解应变片全桥工作特点及性能。掌握测量方法。实验原理及内容:应变片全桥特性实
7、验原理如图31所示。应变片全桥测量电路中,将应力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值:R1R2R3R4,其变化值R1R2R3R4时,其桥路输出电压Uo(RR)EKE。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性得到改善。图31应变片全桥性能实验接线示意图需用器件和单元:传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤:1 、实验模板中的差动放大器调零:(实验方法同实验一)2、 按图32示意图接线。3、 将2V10V可调电源调节到4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;在传感器的托盘上依
8、次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置),读取相应的数显表电压值,记下实验数据填入表3。图32 应变片全桥性能实验接线示意图实验数据及结果分析:实验数据如下:表3-1:第一次实验数据(砝码增加):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图3-1:图3-1实验曲线图表3-2第一次实验数据(砝码减少):重量(g)020406080100120140160180200电压(mv)02040.1601801100120140160180200对应的实验曲线如图3-2:图3-2实验曲线图表3-3:第二次实验数据(砝码增加):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图3-3:图3-3实验曲线图表3
9、-4第二次实验数据(砝码减少):重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图3-4:图3-4实验曲线图实验结论:根据实验数据可求得: 非线性误差=(0.1200)100%=0.05%总结及心得体会:对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验室名称:传感器实验室实验项目名称:金属箔式应变片性能:单臂、半桥、全桥实验比较实验学时:4实验目的: 系统地学习和了解金属箔式应变片的基本工作原理,基本分析方法,设计要求,测量电路及其主要应用。实验原理及内容:单臂、半桥、全桥实验。 实验电路
10、原理如图所示: 实验电路原理图1、单臂时:R1、R2、R3为固定电阻,RX为金属箔式应变片。2、半桥时:R1、R2为固定电阻,R3和RX为金属箔式应变片。3、全挢时:桥内四个电阻均为金属箔式应变片。 实验器材(设备、元器件): 传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及联接线若干。实验步骤: (1)、了解所需元件、部件在实验仪上所在位置。(2)、将差动放大器调零。(3)、根据图接线。(4)、依次放法码,(5)、测取数据。实验数据及结果分析:1、 单臂实验数据表重量(g)电压(mv)2、 半桥实验数据表重量(g)电压(mv)3、 全桥实验数据表重量(g)电压(mv)由实验数据表得到单臂、半桥、全
11、桥实验曲线比较图如下:实验结论: 根据实验数据及曲线结果可知:半桥的放大倍数是单臂的约2倍。 全桥的放大倍数是单臂的约4倍。总结及心得体会: 对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验时间:实验室名称:传感器实验室 实验项目名称:实验四 压阻式压力传感器测量压力特性实验实验学时:2实验目的:了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和标定方法。实验原理及内容:扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应,在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性,因而改变了半导
12、体的导电机理,使得它的电阻率发生变化,这种物理现象称之为半导体应变片的压阻效应。 压阻式压力传感器压力测量实验原理图实验器材(设备、元器件):传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤:1、按示意图安装传感器、连接引压管和电路: 压阻式压力传感器测压实验安装、接线示意图2. 电压调到2v挡,联接气压管依次读取数据。实验数据及结果分析:压阻式压力传感数据表:初始值压强p=2kpa,p=1kpa压强(kpa)输出电压v1(v)输出电压v2(v)压强(kpa)输出电压v1(v)输出电压v2(v)实验曲线如下:压阻式压力传感器测压实验曲线实验结论: 总结及心得体会:对本实验过程及方
13、法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验时间:实验室名称:传感器实验室 实验项目名称:实验五 差动变压器的性能实验实验学时:2四、实验原理: 实验原理如图所示:差动变压器的结构示意图 差动变压器的等效电路图实验目的: 了解差动变压器的工作原理和特性。实验内容: 1、测零点残余电压。2、差动变压器输出特性。实验器材(设备、元器件):传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干、测微头。实验步骤: 1、差动变压器、测微头及实验模板按图示意安装、接线。2、差动变压器的性能实验。3、根据
14、数据画出XVp-p曲线并找出差动变压器的零点残余电压。实验数据及结果分析:差动变压器性能位移实验数据:x=0.25mm输入X(mm)输出Y(mV)输入X(mm)输出Y(mV)输入X(mm)输出Y(mV)差动变压器输出特性曲线如下图实验结论:测得零点残余电压=56mV由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素,造成差动变压器存在零点残余电压。零点残余电压的存在,使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏,给测量带来误差,此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。减小零点残余电压的方法: 1、尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称。2、选用合适的测量电路,如采用相敏整流电路。3、采用
15、补偿线路减小零点残余电压。总结及心得体会:对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分: 指导教师签字:电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名: 学 号: 指导教师:实验地点:主楼c2-108 实验室名称:传感器实验室实验项目名称:实验六 差动变压器测位移特性实验实验学时:2实验目的:了解差动变压器传感器的原理及特性。实验原理及内容:实验原理如图所示: 差动变压器测位移原理框图实验器材(设备、元器件):传感器、系统实验台,计算机、实验电路模板及连接线若干、测微头。实验步骤:1、相敏检波器电路调试:2、调节测微头的微分筒,使微分筒的0刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。3、调节音频振荡器
16、频率f=5KHz、幅值Vp-p=2V(用示波器监测)。4、调节测微头的微分筒,每隔X=0.25mm从电压表上读取低通滤波器输出的电压值,填入下表中。实验数据及结果分析:差动变压器测位移特性实验数据表(x=0.25mm)位移量X(mm)输出电压V1(V)输出电压V2(V)位移量X(mm)输出电压V1(V)输出电压V2(V)差动变压器测位移特性实验曲线实验结论: 差动变压器输出经相敏检波器检波后能消除部份零点残余电压和死区,并可判断位移方向。线性度比较好的部分在10mm11mm 其 灵敏度1.223 Vmm测量范围为 8mm12.5mm总结及心得体会:对本实验过程及方法、手段的改进建议: 报告评分
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- 关 键 词:
- 传感器 原理 应用 标准 实验 报告
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