宿迁学院传感器与检测技术实验报告.docx

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1、实验一电阻应变式传感器实验一.实验目的1 .熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用2 .比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度3 .比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度4 .通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理二 .实验内容1 .单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路，2 .半导体应变式传感器位移测量电路。三 .实验步骤1 .调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“ +、一 ”输 入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输 出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位

2、置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零” 位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后 关闭仪器电源。2 .按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中Ri、R2、R3、和Wd为电桥 中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。 直流激励电源为4V。+4V3.1.2.测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥Wd电位器，使测试系统输出为零。 旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出

3、电 压为零起点，向上和向下移动各6mm,测微头每移动1mm记录一个差动放大器输出 电压值，并列表。计算各种情况下测量电路的灵敏度SoS = AU / Ah表i金属箔式电阻式应变片单臂电桥位移x (mm)-6-5-4-3-2-10123456输出U0 (mV)1208554304-34-74-108-147-184-235平均灵敏度s （mV/mm）35.5表2金属箔式电阻式应变片双臂电桥位移x (mm)-6-5-4-3-2-10123456输出UO (mV)236180123590-53-108-163-222-282-339平均灵敏度S (mV/mm)57.5表3半导体应变片双臂电桥位移x(

4、mm)-6-5-4-3-2-10123456输出 U0 (mV)558040502610129010-980-2370-3770-5300-6810-8360平均灵敏度S (mV/mm)1394实验二差动变压器实验一.实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。二.实验原理：差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压 器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接 而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。其原 理及输出特性见图（1）图（1）1 .变压器由一只初级线圈和二

5、只次线圈及铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三 段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被硼体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间 的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势 则减少，将两只次级反向串接，就引出差旗输出。其输出电势则反映出被测体的移动量。2 .由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二 次级的不均匀、不一致，铁苏B-H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线i中间位置时 其输出电压并不为零。称其为零点残余电压。3 .压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。（观察实验用压电加速度结构）工作 时传感器感受

6、与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由 于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。四、实验步骤：1 ,按图（2）接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示 波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv/格。2 .音频振荡器输出频率5KHZ,输出值Vp.p为L5V。3 .用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变 两个次级线圈的串接端。4 .旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输出电压 V-值，读数过程中应注意初、次级

7、波形的相位关系。5仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。可以看出它与输入电压的相位差约为兀/ 2,是基频分量。 表1相敏检波器输入/输出关系测试条件相敏检波器输入为0。时相敏检波器输入为180。时输出波形j_/表2差动变压器位移测量系统的输出特性位移x (mV)00.51.01.52.02.53.0输出Uo (mV)-1.16-1.44-1.73-2.03-2.32-2.61-2.90位移x (mV)0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0输出Uo (mV)-1.16-0.93-0.65-0.38-0.110.130.37实验三电涡流式传感器实验一、实验目

8、的：L 了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。2 .通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。3 .通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。4 . 了解电涡流传感器在静态测量中的应用。5 . 了解电涡流传感器的实际应用。二、实验电路图及原理：电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平 行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与金属涡 流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡 流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡 流变换器变换成电

9、压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。三、实验所需部件：电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、三种金属涡流片。四、实验步骤：1 .按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。2 .旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出 电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5四用电压表读取变换器的输出电压, 将数据填入表lo3 .分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。4 .将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面0.5L0mni处，注 意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。5 .涡流变换器的输

10、出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式 得到：电机转速=频率表显示值/金属转盘等分值X2 （本实验中等分值为4） 五、实验数据及分析：表1 电涡流传感器对铁片的输出特性距离（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5输出（V）-2. 03-2. 53-2.99-3.40-3. 76-4. 06-4. 33-4. 54-4. 71-4.89-5. 02-5. 12表2电涡流传感器对铜片的输出特性距离 (mm)00. 51. 01. 52. 02. 53. 03. 54. 04. 55. 05. 5输出（V）-3. 14-3. 30-3.85-

11、4. 28-4.56-4. 80-5.00-5. 12-5.21-5.31-5.40-5.45表3电涡流传感器对铝片的输出特性距离 (mm)00. 51. 01. 52. 02. 53.03. 54.04. 55. 05. 5输出-3. 7-4. 1-4. 5-4. 7-4.9-5. 1-5. 2-5. 3一5.3-5. 4-5. 4-5. 5(V)891551009583实验四热电式传感器一一热电偶一、实验目的：观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。二、实验原理：热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。 通过测量此电动势即可知道

12、两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或0C）, 则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。CSY系列实验仪中热电偶为铜一康铜（T 分度）和银铭-模硅（K分度）。三、实验所需部件：热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）四、实验步骤：1 .打开电源，差动放大器增益放100倍，调节调零电位器，使差放输出为零。2 .差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输出调零。3 .随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不再上升时 （达到相对的热稳定状态），记录电压表读数。4.本仪器上热电偶是由两支铜一康铜热电偶串接而成，（CSY10B型实验仪为一支

13、K 分度热电偶），热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考 虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温匕。E （t , to）=E （t , ti） + E （ti , to）实际电动势 测量所得电势 温度修止电动势式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，t。为热电偶参考端温度为0, t1 为热电偶参考端所处的温度。查阅铜一康铜热电偶分度表，求出加热端温度t。5.CSY10B型实验仪的K分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示C温度值。五、注意事项：因为仪器中差动放大器放大倍数Q100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十 分精确，因此查表所得到的热端温度也

14、为近似值。K分度热电偶铜一康热电偶分度（自由端温度0匕）工作端 温度0123456789de/出(vu)00.00000.0390.0780.1160.1550.1940.2340.2730.3120.35238.6100.3910.4310.471().51()().55()0.5900.6300.671().7110.75139.5200.7920.8320.8730.9140.9540.9951.0361.0771.1181.15940.4301.2011.2421.2841.3251.3671.4081.4501.4921.5341.57641.3401.6181.6611.7031.

15、7451.7881.8301.8731.9161.9582.00142.4502.0442.0872.1302.1742.2172.2602.3042.3472.3912.43543.0602.4782.5222.5662.6102.6542.6982.7432.7872.8312.87649.8703.9202.9653.0103.0543.0993.1443.1893.2343.2793.32544.5803.3703.4153.4913.5063.5523.5973.6433.6893.7353.78145.3903.8273.8733.9193.9654.0124.0584.1054.1514.1984.24446.01004.2914.3384.3854.4324.4794.5294.5734.6214.6684.71546.8六.实验结果测得数据为l.4mv,假定实验室的室温为23摄氏度，查表可得为0.914。则1.4+0.914 = 2.314V,查表得温度为56 C