检测与转换技术指导书.docx

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1、目 录试验一 金属箔式应变计三种桥路性能比较2试验二 双孔应变传感器称重试验4试验三 电感传感器差动变压器性能测试6试验四 电容式传感器性能测试8试验五 霍尔传感器性能测试直流鼓舞10试验六 MPX 集中硅压阻式传感器12试验七 温度传感器热电偶测温试验14试验八 温度传感器半导体热敏电阻性能测试16试验九 温度传感器集成温度传感器性能测试1810试验一 金属箔式应变计三种桥路性能比较一、试验目的1、把握应变传感器的根本工作原理；2、把握应变传感器的测量电路电桥电路；3、学习传感器与计算机进展通信的方法；4、把握利用虚拟仪器技术进展数据采集；5、把握对测试数据进展静态特性分析的方法。二、试验仪

2、器直流稳压电源+4V、公共电路模块、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表、计算机。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，首先从理论上明白三种桥式电路的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、绘制相应的试验数据表格参照表 11以备数据记录使用。四、试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，应变片要结实地粘贴在测试体外表，测件受力发生形变，应变片的敏感栅伴同变形，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

3、非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对应桥臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻 R1、R 、R 、R234中，电阻的相对变化率分别为R1/ R 、1R / R22、R3/ R 、R / R344，当使用一个应变片时， R = D RR；当二个应变片组成差动状态工作，则有 R =2 D RR；用四个应变片组成二个差动对工作，且 R1= R = R23= R =R，44 D R R =。R五、试验内容及步骤1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置顺时针方向旋到底，差动放大器“+”、“”输入端对地用试验线短路。输出端接电压表 2V 档。开启主机电源，用调零电位器调整

4、差动放大器输出电压为零，然后拔掉试验线，调零后模块上的“增益、调 零”电位器均不应再变动。2、观看贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图 11 将所需试验部件连接成测试桥路，图中 R 、R 、R 分别为固定标准电阻，R 为应变计可任选上梁或下梁中的一个工作片，123图中每两个节之间可理解为一根试验连接线，留意连接方式，勿使直流鼓舞电源短路。3、将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，工作电压选用 +4V即：直流稳压电源选择开关置+4V 档，从开关下方的+V、-V 插孔输出鼓舞电源。4、调整测微仪使悬臂梁根本处于水平位置。确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。调整模块上的

5、 WD 电位器，使桥路输出为零。图 1-15、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各 5mm ,每位移 1mm 记录一个输出电压值，并记入下表：位移mm 电压 V表 1-16、在完成以上试验内容的根底上，将图 11 中的固定电阻 R1，换接应变计组成半桥对应桥臂的应变片应选择全都，调整测微仪使悬臂梁根本处于水平位置，重复试验 4-5 步骤，完成半桥测试试验。7、将固定电阻 R1 、R2 、R3，换接应变计组成全桥对应桥臂的应变片应选择全都，调整测微仪使悬臂梁根本处于水平位置，重复试验 3-4 步骤，完成全桥测试试验。8、应变片接入桥路时，要留意应变计的受力方向，确定要接成差动形式，即相邻桥

6、臂受力方向相反，对应桥臂受力方向一样。9、使用测试程序对测试数据进展采集，并对其静态特性进展分析。六、思考题1、在应变片接入桥路时，假设没有接成差动方式，即相邻桥臂受力方向一样，对应桥臂受力方向相反，测试结果会有什么不同？七、试验报告要求1、在同一坐标上绘出三种测试结果的 V-X 曲线，分别计算和比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。试验二 双孔应变传感器称重试验一、试验目的1、了解双孔应变传感器的称重原理；2、把握应变片性能的根本测试方法；3、把握应变式传感器的根本应用方法。二、试验仪器直流稳压电源、双孔悬臂梁称重传感器、公共电路模块一 公共电路模块，称重砝码20 克/个、数字电压表。三、

7、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，从理论上明白双孔悬臂梁称重传感器的工作原理以及在本次试验中作用；2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤；3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法；4、并绘制相应的试验数据表格参照表 11以备数据记录使用。四、试验原理本试验选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，四个特性一样的应变片贴在如图所 示位置，弹性体的构造打算了 R1 和 R3、R2 和 R4 的受力方向分别一样，因此将它们串接就形成差动电桥。当弹性体受力时，依据电桥的加减特性其输出电压为：R1R4R2R3U=E/4 R1/R1- R2/R2+ R3/R3- R

8、4/R4=4E/4 R/R图 2-1 双孔悬臂梁称重传感器示意图图 2-2接线示意图五、试验内容及步骤1、观看称重传感器弹性体构造及贴片位置，连接主机与试验模块的电源连接线,差动放大器输出端接数字电压表的数据采集入插口。开启主机电源，差动放大器增益为最大100 倍，调整放大器调零电位器使无输入时差动放大器输出为零，断开电源。2、 连接传感器测试系统线路，称重传感器工作电压选用+4V。开启主机电源，调整电桥WD 调零电位器使无负载时的称重传感器输出为零。3、 逐步将砝码放上称重平台，调整差放增益电位器，使 V0 端输出电压与所称重量成一定比例关系每个砝码重 20 克，记录W克与 Vmv的对应值，

9、并填入表2-1。W(克)Vmv表 2-1六、思考题七、试验报告要求记录 W 与V 值，并做出 W-V 曲线，进展灵敏度、线性度与重复性的比较。试验三 电感传感器差动变压器性能测试一、试验目的1、生疏电感式传感器的根本构造及原理；2、把握电感式传感器性能测试的根本方法；3、了解电感式传感器的根本应用方法。二、试验仪器差动变压器、电感传感器试验模块、音频信号源、螺旋测微仪、示波器。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，首先从理论上明白电感式传感器的工作原理以及在本次试验中作用；2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法

10、。4、并绘制相应的试验数据表格参照表 31以备数据记录使用。四、试验原理电感传感器是一种将位置量的变化转为电感量变化的传感器，差动变压器由衔铁、初级线圈和次级线圈组成，初级线圈做为差动变压器鼓舞用，相当于变压器原边。次级线圈由两个构造尺寸和参数一样的线圈反相串接而成，相当于变压器副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感根底上的，其原理及输出特性见图 3-1。图 3-1图 3-2 接线示意图五、试验内容及步骤1、按图3接线，差动变压器初级线圈必需从音频信号源 LV 功率输出端接入，双线示波器第一通道灵敏度 500mv/格，其次通道 10mv/格视波形幅度大小而定，当波形幅度逐步增大时，可分别调

11、至 20 mv/格或 50 mv/格。2、翻开主机电源，调整音频输出信号频率，输出 Vp-p值 2V，以示波器其次通道观看到波形不失真为好。3、左右移动转变变压器磁芯在线圈中位置，观看示波器其次通道所示波形能否过零翻转， 否则改接次级二个线圈的串接端。4、用螺旋测微仪带动铁芯在线圈中分别左右移动，每移动 0.5mm 从示波器中读出次级输出电压 Vp-p值，示波器其次通道为悬浮工作状态即示波器探头二根线都不接地，左右各记录 10 个点，同时留意初次级线圈波形相位。位移 mm电压 Vp-p表 3-1六、思考题1、差动变压器次级二个线圈假设没有接成差动方式时，会消灭什么现象？2、差动变压器的线性检测

12、范围与那些因素直接相关？3、当次级输出波形随磁芯在线圈中位置移动而逐步减小时，如何操作才能得到更准确的测试结果？七、试验报告要求1、依据表格所列结果，作出 V-X 曲线，指出线性工作范围。2、答复思考题的中的问题。试验四 电容式传感器性能测试一、试验目的1、生疏电容式传感器的根本构造；2、把握电容式传感器性能测试的根本方法；3、了解电容式传感器的根本应用方法。二、试验仪器电容传感器、电容传感器试验模块、激振器 I、测微仪。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，从理论上明白电容式传感器性能测试电路的工作原理。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应

13、的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、绘制相应的试验数据表格参照表 41以备数据记录使用。四、试验原理差动式同轴变面积电容的两组电容片C 与Cx1x2桥路输出电压发生变化。作为双T 电桥的两臂，当电容量发生变化时，图 4-1 电容传感器测试原理图定极动极五、试验内容及步骤图 4-2 电容式传感器构造示意图1、观看电容传感器构造：传感器由一个动极与两个定级组成，连接主机与试验模块的电源线及传感器接口，按图 4-1 接好试验线路，增益不宜太大。2、翻开主机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。3、向左和向右位移动极，每移动 0.5mm，从数字电压表

14、中读出一组电压数据记录到表 4-1中直至动极和极片完全重合为止，表 4-1XmmV0v六、思考题电容器动极和环型定极发生擦片时，测试结果会产生什么现象？七、试验报告要求1、作出 V-X 曲线，求出灵敏度；2、指出该传感器的线性范围。试验五 霍尔传感器性能测试直流鼓舞一、试验目的1、生疏霍尔传感器的根本构造；2、把握霍尔传感器性能测试的根本方法；3、了解霍尔传感器的根本应用方法。二、试验仪器霍尔传感器、直流稳压电源2V、霍尔传感器试验模块、电压表、测微仪。三、预习要求：1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，从理论上明白霍尔传感器的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及

15、步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、并绘制相应的试验数据表格参照表 51以备数据记录使用。四、试验原理：霍尔元件是依据霍尔效应原理制成的磁电转换元件，当霍尔元件位于由两个环形磁钢组成的梯度磁场中时就成了霍尔位移传感器。+2V差放电压表R霍尔元件通以恒定电流时，就有霍尔电势输出，霍尔电势的大小正比于磁场强度磁场位置，当所处的磁场方向转变时，霍尔电势的方向也随之转变。WD图 5-1五、试验内容及步骤1、试验接线按图 5-1 所示，连接主机与试验模块电源及传感器接口，确认霍尔元件直流鼓舞电压为 2V，另一鼓舞端接地留意：直流鼓舞电压只能是 2V，不能接+2

16、V(4V)否则锑化铟霍尔元件会烧坏。2、调整差动放大器增益，约 10 倍左右增益不宜过大。3、用螺旋测微仪调整振动平台周密位移装置使霍尔元件置于梯度磁场中间，并调整电桥直流电位器 W ，使输出为零。D4、从中点开头，调整螺旋测微仪，左右移动霍尔元件各 3.5mm，每变化 0.5mm 读取相应的电压值，并记入下表 5-1 中。Xmm0V0mv0表 5-1六、思考题七、试验报告要求1、作出 V-X 曲线，求得灵敏度和线性工作范围。如消灭非线性状况，请查找缘由。试验六 MPX 集中硅压阻式传感器一、试验目的1、了解 MPX 压力传感器的根本构造；2、把握 MPX 压力传感器的性能测试方法；3、了解

17、MPX 压力传感器传感器的根本应用方法。二、试验仪器MPX 压力传感器，应变式传感器试验模块、气压源、胶管、电压表。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，首先从理论上明白 MPX 压力传感器的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、并绘制相应的试验数据表格参照表 61以备数据记录使用。四、试验原理：MPX 压阻式传感器芯片是用集成工艺技术在硅片上制造出四个呈X 型的等值电阻组成的电路，它用激光修正，温度补偿，所以线性好，灵敏度高，重复性好，其工作原理及试验接线 如图 6-1,图

18、 6-2 所示。图 6-1 工作原理图图 6-2 试验接线图本试验中所用的压阻式传感器为差压式，无外加压力时电路平衡无输出，受压时则输出与压力大小成正比的电压信号。五、试验内容及步骤1、连接主机与试验模块的电源线及探头连接线，胶管连接气源输出与压力传感器输入口传感器另一接口感受大气压力。差动放大器增益最大。2、开启主机电源，调整电桥 WD 调平衡电位器，使试验模块输出为零，开启气源开关， 逐步加大气压，观看随气压上升模块电压输出的变化状况。3、待到气压相对稳定后，调整模块增益使输出电压值与气压值成一比例关系，并记录 P值与 Vmv 值。kp 4、关闭气源，随着气压逐步下降，输出电压也发生变化，

19、记录 P-V 值并填入下表：表 6-1PkpVmv六、思考题：在实际工程应用中，压力传感器的灵敏度与那些因素有关？七、试验报告要求在坐标上作出 V-P 曲线，验证传感器的线性度与灵敏度。试验七 温度传感器热电偶测温试验一、试验目的1、了解热电偶的根本构造；2、把握热电偶的性能测试方法；3、了解热电偶的根本应用方法。二、试验仪器K、E 分度热电偶、温控电加热炉、温度传感器试验模块、 4 温度计。12位数字电压表、三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，从理论上明白温度传感器热电偶的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应

20、的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、并绘制相应的试验数据表格参照表 71以备数据记录使用。四、试验原理由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生确定的电流，这说明电路中有电势产生，此电势即为热电势。ll图 71 中T 为热端，To 为冷端，热电势Et=(T )(T )ABABo本试验中选用两种热电偶镍铬镍硅K和镍铬铜镍E。图 7-1五、试验内容及步骤1、观看热电偶构造可旋开热电偶保护外套，了解温控电加热器工作原理。温控器：作为热源的温度指示、把握、定温之用。温度调整方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。温度设定：拨动

21、开关拨向“设定”位，调整设定电位器，仪表显示的温度值随之变化， 调整至试验所需的温度时停顿。然后将拨动开关扳向“测量”侧，注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲。2、首先将温度设定在 50左右，翻开加热开关，加热电炉电源插头插入主机加热电源出插座，热电偶插入电加热炉内热电偶确定要插入炉内，否则炉温会失控，K 分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E 分度热电偶接“温控”端，留意热电偶极性不能接反，而12且不能断偶， 4位万用表置 200mv 档，当钮子开关倒向“温控”时测E 分度热电偶的热电势，并记录电炉温度与热电势 E 的关系。3、由于热电偶冷端温度不为 0，则需对所测的

22、热电势值进展修正ET，To=E(T,t )+E(T ,T )110实际电动势 测量所得电势 温度修正电势查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果比照。4、连续将炉温提高到 70、90、110和 130，重复上述试验，观看热电偶的测温性能。E 分度热电势mv 热电偶测得温度室温表 7-1六、思考题炉温失控会产生何种现象？在本次试验中如何避开消灭炉温失控事故？七、试验报告要求查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果比照后说明试验结果。试验八 温度传感器半导体热敏电阻性能测试一、试验目的1、了解半导体热敏电阻的根本构造；2、把握半导体热敏电阻的性能测试方法；3、了解半导体热敏电阻的根本应用方法。二、试验仪器

23、MF 型热敏电阻、温控电加热器、温度传感器试验模块、电压表、温度计。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，首先从理论上明白半导体热敏电阻的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、绘制相应的试验数据表格参照表 81以备数据记录使用。四、试验原理热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度上升而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈 负温度特性，灵敏度高，可以测量小于 0.01的温差变化。图 8-1 为铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。五、试验内容及步骤图 8-11、观看已置于加热炉上的热敏电

24、阻，温度计置于与传感器一样的感温位置。连接主机与试验模块的电源线及传感器接口线，热敏电阻测温电路输出端接数字电压表。2、翻开主机电源，调整热敏转换电路电压输出，使其值尽量大但不饱和。3、设定加热炉加热温度后开启加热电源。4、观看随温度上升时输出电压值变化，待温度稳定后将 V-T 值记入下表：由于热敏电阻负温度特性呈非线性，所以试验时建议多采几个点表 8-1VT六、思考题加热炉温度超过 330后，半导体热敏电阻温度传感器会消灭什么现象？七、试验报告要求1、作出 V-T 曲线。2、得出用热敏电阻测温结果的结论。试验九 温度传感器集成温度传感器性能测试一、试验目的1、生疏集成温度传感器的根本构造；2

25、、把握集成温度传感器性能测试的根本方法；3、了解集成温度传感器的根本应用方法。二、试验仪器集成温度传感器、温控电加热炉、温度传感器试验模块、电压表、温度计。三、预习要求1、认真阅读试验指导书，明确本次试验的目的，首先从理论上明白集成温度传感器的工作原理以及在本次试验中作用。2、依据试验指导书的试验内容及步骤写出具体的试验步骤。3、绘制与之对应的试验线路图，并说明具体的接线方法。4、绘制相应的试验数据表格参照表 91以备数据记录使用。四、试验原理用集成工艺制成的双端电流型温度传感器，在确定的温度范围内按 1A/K 的恒定比值输出与温度成正比的电流，通过对电流的测量即可得知温度值K 氏温度，经K

26、氏-摄氏转换电路直接显示温度值。五、试验内容及步骤1、观看置于加热炉上的集成温度传感器，温度计置于传感器同一感温处。连接主机与试验模块电源与传感器接口线，输出端接电压表。2、翻开主机电源，依据温度计示值调整转换电路电位器，使电压表2V 档所示当前温度值设定电压显示值最终一位为 1/10值，如电压表 2V 档显示 0.256 就表示 25.6。3、开启加热开关，设定加热器温度从当前温度四周开头起，逐步增加温度，观看温度上升加热炉温度请勿超过 100，记录电路输出电压值，并与温度计显示值比较，得出定性结论。电压V 温度计表 9-1六、思考题加热炉温度超过 155后，集成温度传感器会消灭什么现象。七、试验报告要求绘制 V=f(T)曲线 ，定性分析集成温度传感器的测温性能及线性关系。本试验台所用的几种温度传感器性能比较：传感器测温范围精度线性重复性灵敏度热电偶-200-16000.5-3.0较差3.0-1.0不高铂热电阻-200-6500.-1.0较好0.3-1.0不高PN 结温敏-40-1501.0良0.2-1.0高热敏电阻-50-3000.2-2.0不好0.2-2.0高集成温度-55-1551.0优0.3高