傳感器原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、傳感器原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告分校：班級：姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績批閱教師一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉電阻應(yīng)變式傳感器在位移測量中的應(yīng)用2比較單臂電橋、雙臂電橋和雙差動(dòng)全橋式電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度3比較半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器和金屬電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度4通過實(shí)驗(yàn)熟悉和了解電阻應(yīng)變式傳感器測量電路的組成及工作原理二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1單臂電橋、雙臂電橋和雙差動(dòng)全橋組成的位移測量電路，2半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器位移測量電路。三實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)零。開啟儀器電源， 差動(dòng)放大器增益置100 倍（順時(shí)針方向旋到底） ，“、”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)

2、驗(yàn)線。 調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。拔掉短路線，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。2按圖（ 1）將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測試橋路。橋路中 R1、 R2、R3、和 WD 為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器， R 為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片） 。直流激勵(lì)電源為± 4V。 4VR2RW DV 4VR3R1圖（1）測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。3接線無誤后開啟儀器電源，預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD 電位器，使測試系統(tǒng)輸出為零。1 旋

3、動(dòng)測微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出電壓為零起點(diǎn)，向上和向下移動(dòng)各6mm，測微頭每移動(dòng)1mm記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值，并列表。2 計(jì)算各種情況下測量電路的靈敏度S。S U x表 1 金屬箔式電阻式應(yīng)變片單臂電橋位移 x（ mm）-6-5-4-3-2-10123456輸出 U0 （ mV ）平均靈敏度S（ mV/mm ）表 2 金屬箔式電阻式應(yīng)變片雙臂電橋位移 x（ mm）-6-5-4-3-2-10123456輸出 U0 （ mV ）平均靈敏度S（ mV/mm ）表 3 半導(dǎo)體應(yīng)變片雙臂電橋位移 x（ mm ）-6-5-4-3-2-10123456輸出 U0

4、（ mV ）平均靈敏度S（ mV/mm ）實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績批閱教師一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?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。二實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。初級線圈做為差動(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（1）R2MaLoLvR15KHZ第二通道L K示波器Lo第一通道R3Mb圖（1）1變壓器由一只初級線圈和二只次線圈及鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式， 本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。

5、 當(dāng)傳感器隨著被測體移動(dòng)時(shí)， 由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化， 一只次級感應(yīng)電勢增加， 另一只感應(yīng)電勢則減少， 將兩只次級反向串接， 就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢則反映出被測體的移動(dòng)量。2由于差動(dòng)變壓器二只次級線圈的等效參數(shù)不對稱，初級線圈的縱向排列的不均勻性，二次級的不均勻、不一致，鐵芯 BH 特性的非線性等，因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零。稱其為零點(diǎn)殘余電壓。3壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。 ( 觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度結(jié)構(gòu) ) 工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上， 由于壓電效

6、應(yīng)， 壓電晶片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、測微頭、示波器。移相器 1音頻振蕩器 2差放相敏低通電壓表LVW DW AR四、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖（ 2）接線，差動(dòng)變壓器初級線圈必須從音頻振蕩器出，雙線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 VP-P 為 1.5V 。LV 端功率輸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)次級線圈的串接端。4旋動(dòng)測微頭， 帶動(dòng)差動(dòng)變壓器銜鐵在線圈中移動(dòng)， 從示波器中讀出次級輸出電壓 VP-P 值，讀數(shù)過程中應(yīng)注意初、次級波形的相位關(guān)系

7、。5仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭使次級線圈的輸出波形至不能再小，這就是零點(diǎn)殘余電壓。可以看出它與輸入電壓的相位差約為 2，是基頻分量。表 1 相敏檢波器輸入 / 輸出關(guān)系測試條件相敏檢波器輸入為0 時(shí)相敏檢波器輸入為180 時(shí)輸出波形表 2 差動(dòng)變壓器位移測量系統(tǒng)的輸出特性位移 x（ mV）00.51.01.52.02.53.0輸出 U 0（ mV ）位移 x（ mV）0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0輸出 U 0（ mV ）實(shí)驗(yàn)三熱敏式溫度傳感器測溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績批閱教師一、實(shí)驗(yàn)原理：用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶一般測高溫線性較好，熱敏電阻則用于 2

8、00以下溫度較為方便，本實(shí)驗(yàn)中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)。 溫度變化時(shí)熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放組成的壓 / 阻變換電路的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)變化。二、實(shí)驗(yàn)所需部件：熱敏電阻、溫度變換器、電壓表、溫度計(jì)（可用儀器中的PN 結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測溫參考） 。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1觀察裝于懸臂梁上封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻接入溫度變換器Rt端口，調(diào)節(jié)“增益”旋鈕，使加熱前電壓輸出Vo 端電壓值盡可能大但不飽和。用溫度計(jì)測出環(huán)境溫度To 并記錄。2. 打開加熱器，觀察溫度的溫升和溫度變換器Vo 端的輸出電壓的變化情況，每升溫 1記錄一個(gè)電壓值，待電壓穩(wěn)定后記下最終溫度T。T0( )2122232425262728293031323334V0(V)電壓穩(wěn)定時(shí)的溫度為，此時(shí)電壓為求出靈敏度 S。 S V T=3