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1、傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書廣東工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院二一四年三月前 言傳感器技術(shù)課程配套開設(shè)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)為8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn),目的在于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)傳感器理論知識(shí)的掌握程度,引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中,并將電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)融合在一起,拓寬傳感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,逐步建立工程應(yīng)用的概念。通過實(shí)驗(yàn),幫助廣大學(xué)生加強(qiáng)對(duì)書本知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種不同的傳感器及測(cè)量原理如何組成測(cè)量系統(tǒng)有直觀而具體的感性認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料力學(xué)、電工學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算技術(shù)等知識(shí)的綜合運(yùn)用能力;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行過程中通過信號(hào)的獲取、轉(zhuǎn)換、分析,掌握作為一個(gè)科技工作者應(yīng)具有的基本的操作技能
2、與動(dòng)手能力。傳感器實(shí)驗(yàn)全部安排在“CSY型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀”上進(jìn)行。目 錄 實(shí)驗(yàn)一半導(dǎo)體應(yīng)變片性能及應(yīng)用3. 實(shí)驗(yàn)二 霍爾式傳感器的直流和交流激勵(lì)特性.8實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器性能及標(biāo)定.12實(shí)驗(yàn)四 電容式傳感器的特性15附錄一 CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南 18實(shí)驗(yàn)一 半導(dǎo)體應(yīng)變片性能及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì):普通實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱:傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí):2學(xué)時(shí)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的測(cè)試原理與應(yīng)用領(lǐng)域;2、掌握應(yīng)變片測(cè)試方法及典型轉(zhuǎn)換電路原理;3、通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理,掌握獲得傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)的過程和方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、觀察半導(dǎo)體應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、貼片方式以及接橋方式;2
3、、測(cè)試應(yīng)變梁變形時(shí)的應(yīng)變輸出;3、比較應(yīng)變片不同接橋方式對(duì)電橋輸出結(jié)果的影響。4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,先預(yù)習(xí)附錄一“CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南”,了解該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與組成。三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1、CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括:懸臂梁及半導(dǎo)體應(yīng)變片;電橋模塊;差動(dòng)放大器;直流穩(wěn)壓電源(±4檔);測(cè)微頭;毫伏表。2、若干接插連接實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。3、萬用表(非必需)。四、 實(shí)驗(yàn)原理及步驟一)實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)使用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)試時(shí),首先要將應(yīng)變片牢固地粘貼到測(cè)試體表面。當(dāng)測(cè)件受力發(fā)生變形,應(yīng)變片敏感柵也隨同變形,其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)變化。之后
4、,再通過測(cè)量轉(zhuǎn)換電路,將電阻值變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出顯示。直流電橋是最常用的一種電測(cè)轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)電橋的相對(duì)臂電阻阻值乘積相等時(shí),電橋平衡,此時(shí)電橋輸出電壓為零。若設(shè)電橋橋臂的四個(gè)電阻初始值分別為:R1R2R3R4R,當(dāng)測(cè)試體表面產(chǎn)生變形,則其電阻的相對(duì)變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3和R4/R4。當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí),可組成半橋單臂電橋,在電阻變化量R較小的情況下,電橋輸出電壓為U0;當(dāng)使用二個(gè)應(yīng)變片差動(dòng)聯(lián)接,組成半橋雙臂電橋,則有U0;而用四個(gè)應(yīng)變片組成全橋形式,則輸出電壓為U0。由此可見,半橋單臂、半橋雙臂和全橋電路的靈敏度是依次增大的。通過本實(shí)驗(yàn),可以驗(yàn)證說明半導(dǎo)體應(yīng)變片組成
5、半橋單臂、半橋雙臂電橋原理及工作性能。二)實(shí)驗(yàn)步驟1、儀表及電路調(diào)零任何測(cè)試儀器或儀表,在使用前均需調(diào)零。本實(shí)驗(yàn)需要調(diào)零的部件是毫伏表、直流電橋和差動(dòng)放大器。毫伏表調(diào)零。將綜合實(shí)驗(yàn)儀上的毫伏表輸入端對(duì)地短接,調(diào)整“調(diào)零”電位器,使指針居“零”位。拔掉短接線,指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。差動(dòng)放大器調(diào)零。開啟儀器電源,將差動(dòng)放大器增益調(diào)至適中位置(調(diào)節(jié)旋鈕旋到中位附近),差動(dòng)放大器的“、”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路,放大器輸出端接毫伏表或數(shù)字電壓表,用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓至零。然后拔掉短接實(shí)驗(yàn)線。注意:調(diào)零后,放大器增益調(diào)節(jié)旋鈕和“調(diào)零”電位
6、器的位置不要改變。若兩者任一旋鈕位置有變,需重新進(jìn)行調(diào)零。2、半橋單臂接橋方式測(cè)試21、按圖(1)將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中R是半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì),另一臂電阻是電橋上固定電阻R。2V RWDVR2VR 圖 (1)22、確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源,并預(yù)熱數(shù)分鐘。在裝有半導(dǎo)體應(yīng)變片懸臂梁基本處于平衡的狀態(tài)下調(diào)整電橋WD電位器,使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。23、在懸臂梁上方的園盤上逐個(gè)加(減)法碼(20g),帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)。以懸臂梁加重4個(gè)砝碼的狀態(tài)調(diào)系統(tǒng)電路使輸出電壓為零,逐步減少(或增加)砝碼,記錄差動(dòng)放大器輸出電壓值并填入表11中。表11重量20g80g電壓V0根據(jù)表中所測(cè)數(shù)
7、據(jù)計(jì)算靈敏度S,SVg,并在坐標(biāo)圖上做出Vg關(guān)系曲線。2、在懸臂梁載重4個(gè)砝碼的情況下重新調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)使輸出為零。用溫度計(jì)記錄加溫前的工作溫度T。25、 打開“加熱”開關(guān),觀察系統(tǒng)在升溫過程中輸出電壓的變化情況。求出系統(tǒng)的溫漂V/T3半橋電路 31、在完成第2步實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,不變動(dòng)差動(dòng)放大器增益,將圖(1)中電橋固定電阻R改為另一半導(dǎo)體應(yīng)變片,接成半橋測(cè)試電路,調(diào)節(jié)電位器WD使系統(tǒng)重新回零。32、重復(fù)2.3步驟,測(cè)出半橋電路輸出電壓并填入表12中,計(jì)算靈敏度。在同一坐標(biāo)上描出Vg曲線,比較二種橋路的靈敏度,并做出定性的結(jié)論。3.3、重新調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。用溫度計(jì)記錄加溫前的工作溫度T。3.
8、4、打開“加熱”開關(guān),觀察系統(tǒng)在升溫過程中輸出電壓的變化情況。求出系統(tǒng)的溫漂V/T表12重量g電壓V實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求執(zhí)行。2、在同一坐標(biāo)紙上,繪出以上每種測(cè)試條件下的測(cè)量數(shù)據(jù)(輸入輸出)g曲線,繪出數(shù)據(jù)表格要標(biāo)明物理量和單位。3、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),依此計(jì)算傳感器的靈敏度和線性度?并認(rèn)真繪制出傳感器性能曲線。4、比較二種接橋方法的靈敏度。實(shí)驗(yàn)二 霍爾式傳感器的直流和交流激勵(lì)特性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì):普通實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱:傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí):2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理,學(xué)會(huì)用霍爾傳感器做靜態(tài)位移測(cè)試。 2、了解霍爾傳感器在交流信號(hào)激
9、勵(lì)下的特性。二、實(shí)驗(yàn)原理:霍爾式傳感器是由工作在兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場(chǎng)和位于磁場(chǎng)中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時(shí),霍爾元件就有電勢(shì)輸出。霍爾元件在梯度磁場(chǎng)中上、下移動(dòng)時(shí),輸出的霍爾電勢(shì)V取決于其在磁場(chǎng)中的位移量X,即U0kx,所以測(cè)得霍爾電勢(shì)的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。三、實(shí)驗(yàn)所需部件: 直流穩(wěn)壓電源、電橋、霍爾傳感器、差動(dòng)放大器、電壓表、測(cè)微頭。音頻振蕩器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、示波器。WDR2V差放 電壓表圖(2)四、實(shí)驗(yàn)步驟:(一)、直流激勵(lì)特性1、霍爾傳感器靜態(tài)位移測(cè)試 11、按圖(2)接線,裝上測(cè)微頭,調(diào)節(jié)振動(dòng)圓盤上、下位置,使霍爾元件位于梯度磁場(chǎng)中間位置
10、。差動(dòng)放大器增益適度。開啟電源,調(diào)節(jié)電橋WD,使差放輸出為零。上、下移動(dòng)振動(dòng)臺(tái),使差放正負(fù)電壓輸出對(duì)稱。12、上、下移動(dòng)測(cè)微頭各3.5mm,每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值。并記入下表11中,作出VX曲線,求出靈敏度及線性。表11X(mm)V(v)2、直流激勵(lì)下霍爾傳感器振動(dòng)測(cè)試仍按圖3直流激勵(lì)接線,使系統(tǒng)調(diào)零。并松開測(cè)微頭,使其脫離振動(dòng)臺(tái)。將低頻振蕩器接“激振I”,保持適當(dāng)振幅,用示波器觀察差動(dòng)放大器輸出波形。進(jìn)一步提高低頻振蕩器振幅,用示波器觀察差動(dòng)放大器輸出波形,當(dāng)波形出現(xiàn)頂部消峰時(shí),說明霍爾元件已進(jìn)入非均勻磁場(chǎng),霍爾電壓已不再隨位移量的增加而線性增加。改變激振器I頻率,進(jìn)行觀測(cè),注意波
11、形的變化。記錄輸出波形。五、注意事項(xiàng): 直流激勵(lì)電壓須嚴(yán)格限定在2V,絕對(duì)不能任意加大,以免損壞霍爾元件。(二)交流激勵(lì)特性移相器1 2差放 相敏檢波 WD R 180° WA 1KHZ 180° 低通 電壓表圖(3) 21、按圖(3)接線組成測(cè)試系統(tǒng),差動(dòng)放大器增益適度。裝上測(cè)微頭,調(diào)整霍爾元件至梯度磁場(chǎng)中部。音頻振蕩器從180°端口輸出1KHZ,幅度嚴(yán)格限定在V-值5V以下,以免損壞霍爾元件。 22、用示波器觀察相敏檢波器輸出端波形,調(diào)整電橋WD、WA使系統(tǒng)輸出最小。上、下移動(dòng)振動(dòng)臺(tái),并調(diào)節(jié)“移相旋扭”使輸出最大。23、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾元件回到磁路中間位置,此
12、時(shí)輸出電壓應(yīng)為0。調(diào)節(jié)測(cè)微頭±3.5mm,每隔0.5mm讀出相應(yīng)電壓值填入表2中。作出VX曲線,求出靈敏度和線性度,并將其結(jié)果與直流激勵(lì)系統(tǒng)相比較。表2X(mm)V(v)五、注意事項(xiàng):交流激勵(lì)信號(hào)應(yīng)從音頻電壓180°端口輸出,幅度嚴(yán)格限定VP-P5V以下,以免損壞霍爾片。六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求;2、在理解基礎(chǔ)上扼要書寫實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和步驟;3、根據(jù)直流激勵(lì)下靜態(tài)位移測(cè)試數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上繪出霍爾位移傳感器實(shí)驗(yàn)曲線。并按某一規(guī)則作出擬合直線,依此分析計(jì)算傳感器系統(tǒng)的靈敏度、線性度。4、在交流激勵(lì)下的振動(dòng)測(cè)試中,觀察記錄到了各環(huán)節(jié)輸出
13、波形變化規(guī)律,給出相應(yīng)合理的解釋。實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器性能及標(biāo)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì):普通實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱:傳感器技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí):2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)及原理,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差動(dòng)變壓器的基本特性。2、了解差動(dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理:差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成。初級(jí)線圈做為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用,相當(dāng)于變壓器的原邊,次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成,相當(dāng)于變壓器的副邊。差動(dòng)變壓器是開磁路,工作是建立在互感基礎(chǔ)上的。其原理及輸出特性見圖(9)R1LK1R3R2LoLoMaMbLv 5KHZ 示波器第一通道 第二通道圖(9)圖(10)
14、三、實(shí)驗(yàn)所需部件:差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、測(cè)微頭、示波器。電橋、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表。四、實(shí)驗(yàn)步驟: (一)差動(dòng)變壓器的性能測(cè)量 1按圖(10)接線,差動(dòng)變壓器初級(jí)線圈必須從音頻振蕩器LV端功率輸出,雙蹤示波器第一通道靈敏度500mv/格,第二通道10mv格。2音頻振蕩器輸出頻率5KHZ,輸出值VPP = 2V。3用手提壓變壓器磁芯,觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉(zhuǎn),如不能則改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端。4仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭使次級(jí)線圈的輸出波形至不能再小,這就是零點(diǎn)殘余電壓??梢钥闯鏊c輸入電壓的相位差約為2,是基頻分量。5以輸出最小時(shí)測(cè)微頭所在刻度為基準(zhǔn)點(diǎn),旋動(dòng)測(cè)微頭帶動(dòng)差動(dòng)變
15、壓器銜鐵在線圈中向上5mm,向5mm位移,每旋一周(0.5mm)記錄一電壓值并填入表格3-1。從示波器中讀出次級(jí)輸出電壓VPP值,讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。表3-1:位移mm電壓V 五、注意事項(xiàng): 示波器第二通道為懸浮工作狀態(tài)。 (二)差動(dòng)變壓器的標(biāo)定1按圖(12)接線,差動(dòng)放大器增益適度,音頻振蕩器LV端輸出5KHZ,VP-P值2V。2調(diào)節(jié)電橋WD、WA電位器,調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵改變其在線圈中的位置,使系統(tǒng)輸出為零。3旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中上、下有一個(gè)較大的位移,用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負(fù)對(duì)稱(如有削波現(xiàn)象則應(yīng)減小差動(dòng)放大器增益)。如不對(duì)稱則需反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋
16、、移相器,做到正負(fù)輸出對(duì)稱。4旋動(dòng)測(cè)微頭,帶動(dòng)銜鐵向上5mm,向下5mm位移,每旋一周(0.5mm)記錄一電壓值并填入表格3-2。移相器1 2差放 相敏 低通 電壓表音頻振蕩器 WALV WDR圖(12) 表3-2位移mm電壓V五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求;2、在理解基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單扼要地書寫實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和步驟;3、根據(jù)表格3-1、3-2所列結(jié)果,畫出Vop-pX曲線,指出線性工作范圍。實(shí)驗(yàn)四 電容式傳感器的特性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì):普通實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱:傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí):2學(xué)時(shí)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)類型。2、掌握電容傳感器特性的實(shí)驗(yàn)
17、測(cè)試方法。3、了解電容式傳感器的工程應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、觀察傳感器綜合實(shí)驗(yàn)儀上電容式傳感器的結(jié)構(gòu)型式。2、了解電容變換器的轉(zhuǎn)換原理(參見附錄二)。3、電容式傳感器靜特性測(cè)試。4、電容式傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)試。三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1、CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括:電容式傳感器;電容變換器;差動(dòng)放大器;低通濾波器;低頻振蕩器;測(cè)微頭。毫伏表或數(shù)字電壓表。2、雙線示波器及實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線若干。四、 實(shí)驗(yàn)原理及步驟一)實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)兩金屬極板間電容的計(jì)算式CS,可知電容式傳感器有三種型式。本實(shí)驗(yàn)儀器中為差動(dòng)變面積型,電容傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、
18、下改變位置,與兩組定片之間的重疊面積發(fā)生變化,極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化,成為兩差動(dòng)式電容。若將上層定片與動(dòng)片形成的電容設(shè)為CX1,下層定片與動(dòng)片形成的電容設(shè)為CX2,當(dāng)將CX1和CX2接入交流電橋作為相鄰兩臂(或?qū)刹顒?dòng)電容接入其它轉(zhuǎn)換電路)時(shí),則電路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān),即與振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。電容式傳感器的實(shí)驗(yàn)原理框圖如下:圖2 電容傳感器實(shí)驗(yàn)原理框圖二)實(shí)驗(yàn)步驟1、相關(guān)儀表和電路調(diào)零差動(dòng)放大器調(diào)零時(shí)請(qǐng)先將放大器的增益調(diào)至適中。2、電容傳感器靜態(tài)特性測(cè)試按圖2原理接線。將電容變換器的增益調(diào)至適中。電容變換器的轉(zhuǎn)換原理圖詳見附錄二。旋動(dòng)測(cè)微頭,使測(cè)微頭與振動(dòng)臺(tái)接觸,并帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)移動(dòng)。當(dāng)電
19、容動(dòng)片位于兩電容定片對(duì)稱位置時(shí),此時(shí)差動(dòng)放大器輸出應(yīng)為零。以此為起點(diǎn),向上或向下每次0.5mm(測(cè)微頭旋轉(zhuǎn)一圈)移動(dòng)動(dòng)片,直至動(dòng)片與一組定片全部重合為止。記錄數(shù)據(jù)于表4-1。表4-1位移x(mm)電壓V (mv)以相反方向逐步旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭至初始位置,用與相同方法,記下x (mm)及V (mv)于表4-2。表4-2位移x(mm)電壓V (mv)3、電容傳感器動(dòng)態(tài)特性觀測(cè)將測(cè)微頭退回到最高處,并斷開V/F表連線;接通激振器I(有些實(shí)驗(yàn)儀是激振器II),用雙線示波器觀察低通和差放輸出波形,并記錄波形。改變激振器I頻率,重復(fù)觀測(cè),注意波形的變化。注意事項(xiàng)l 電容動(dòng)片與兩定片之間的片間距離須相等,必要時(shí)可
20、稍作調(diào)整。位移和振動(dòng)時(shí)均不可有擦片現(xiàn)象,否則會(huì)造成輸出信號(hào)突變。l 如果用示波器觀察到差動(dòng)放大器輸出端波形中有雜波,請(qǐng)將電容變換器增益進(jìn)一步減少。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求;2、在理解基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單扼要地書寫實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和步驟;3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上繪出電容傳感器定度曲線。并按某一規(guī)則作出擬合直線,依此分析計(jì)算傳感器系統(tǒng)的靈敏度、線性度和回程誤差等特性指標(biāo)。4、在動(dòng)態(tài)測(cè)試過程中,觀察到的現(xiàn)象、變化的規(guī)律給出相應(yīng)的解釋。1、 附錄一 CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀,是用于測(cè)控技術(shù)與儀器、機(jī)械電子工程、電子技術(shù)應(yīng)用等相
21、關(guān)專業(yè)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)的多功能教學(xué)儀器。其特點(diǎn)是集被測(cè)體、各種傳感器、信號(hào)激勵(lì)源、信號(hào)處理電路和顯示儀表于一體,可以組成一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供的數(shù)種實(shí)驗(yàn)舉例,能完成包含光、磁、電、溫度、位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等內(nèi)容的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過這些實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)者可對(duì)各種不同的傳感器及測(cè)量電路原理和組成有直觀的感性認(rèn)識(shí),并可在本實(shí)驗(yàn)儀器上舉一反三開發(fā)出新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。綜合實(shí)驗(yàn)儀外型結(jié)構(gòu)參見下圖圖片,主要由傳感器實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)、處理電路、信號(hào)與顯示電路三部分組成。附圖1-1 CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀外形一、 傳感器實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)位于儀器頂部工作臺(tái)左邊是一副平衡式懸臂梁,梁上裝有應(yīng)變片、熱敏式、PN結(jié)溫度式、熱電式
22、和壓電加速度五種傳感器。平衡梁上梁的上表面和下梁的下表面對(duì)應(yīng)地貼有八片應(yīng)變片,受力工作片分別用符號(hào)和表示。其中六片為金屬箔式片(BHF-350)。橫向所貼的兩片為溫度補(bǔ)償片,用符號(hào)和表示。片上標(biāo)有“BY”字樣的為半導(dǎo)體式應(yīng)變片,靈敏系數(shù)130。壓電加速度計(jì):位于懸臂梁右部,由PZT-5雙壓電晶片,銅質(zhì)量塊和壓簧組成,裝載透明塑料外殼中。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)左邊是由裝于機(jī)內(nèi)的另一副平行梁帶動(dòng)的圓盤式工作臺(tái)。圓盤周圍一圈所安裝有(依逆時(shí)針方向)電感式(差動(dòng)變壓器)、電容式、磁電式、霍爾式、電渦流式五種傳感器。電感式傳感器(差動(dòng)變壓器):由初級(jí)線圈Li和兩個(gè)次級(jí)線圈L0繞制而成的空心線圈,圓柱形鐵氧體鐵芯置于
23、線圈中間,測(cè)量范圍>10mm。電容傳感器:由裝于圓盤上的一組動(dòng)片和裝于支架上的兩組定片組成平行變面積式差動(dòng)電容,線性范圍3mm。磁電式傳感器:由一組線圈和動(dòng)鐵(永久磁鋼)組成,靈敏度0.4V/(m/s)?;魻柺絺鞲衅鳎篐Z-1半導(dǎo)體霍爾片置于兩個(gè)半環(huán)形永久磁鋼形成的梯度磁場(chǎng)中,線性范圍3mm。電渦流式傳感器:多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬渦流片組成的傳感器,線性范圍mm。兩副平行式懸臂梁頂端均裝有置于激振線圈內(nèi)的永久磁鋼,右邊圓盤式工作臺(tái)由“激振I”帶動(dòng),左邊平行式懸臂梁由“激振II”帶動(dòng)。以上傳感器以及加熱器、激振線圈的引線端均位于儀器下部面板最上端一排。實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)上還裝有測(cè)速電機(jī)一組
24、及控制、調(diào)速開關(guān)。兩只測(cè)微頭分別裝在左右兩邊的支架上。二、 信號(hào)及顯示部分位于儀器上部面板低頻振蕩器:130Hz輸出連續(xù)可調(diào),P-P值20V,最大輸出電流0.5A,Li端插口可提供用作電流放大器。音頻振蕩器:0.4KHZ10KHz輸出連續(xù)可調(diào),VP-P值為20V,180°,0°為反相輸出,Lv端最大功率輸出0.5A。直流穩(wěn)壓電源:±15V,提供儀器電路工作電源和溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)的加熱電源,最大輸出1.5A。±2V±10V,檔距2V,分五檔輸出,提供直流信號(hào)源,最大輸出電流1.5A。數(shù)字式電壓頻率表:3位半顯示,分2V、20V、2KHz、20KHz四檔,靈敏度50mv,頻率顯示5HZ20KHz。指針式直流毫伏表:測(cè)量范圍500mv、50mv、5mv三檔,精度2.5%。三、 處理電路位于儀器下部面板電橋:用于組成應(yīng)變電橋,面板上虛線所示電阻為虛設(shè),僅為組橋提供插座。R1、R2、R3為350標(biāo)準(zhǔn)電阻,WD為直流調(diào)節(jié)電位器,W為交流調(diào)節(jié)
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