傳感器實(shí)驗(yàn)縮少版

1、實(shí)驗(yàn)金屬箔式應(yīng)變片一一單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二. 基本原理其電阻值發(fā)生變化， 這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)， 描述電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí), 電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R/R K式中R/R為電阻絲電阻的相對(duì)變化,K為應(yīng)變靈敏系數(shù),1/1為電阻絲長度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位的受力狀態(tài)變化， 電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓U O1 EK /4。三. 需用器件與單元CGQ-001實(shí)驗(yàn)?zāi)K、CGQ-013 實(shí)驗(yàn)?zāi)K、應(yīng)變式傳

2、感器、砝碼、電壓表、±15V電源、± 4V電源、萬用表（自備）。四.實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上，可用萬用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1= R2= R3 =R4=35O Q,加熱絲阻值為 50 Q左右。固固定螺絲廠加熱八J片圖1-1應(yīng)變式傳感器安裝示意圖2.實(shí)驗(yàn)?zāi)K接入模塊電源± 15V （從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān), 將CGQ-001實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器 Rwi順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差動(dòng)放大 器調(diào)零，方法為將差放的正、 負(fù)輸入端與地

3、短接， 輸出端與主控箱面板上的電壓表電壓輸入Ri （即模塊左上方的 Ri）R7模塊內(nèi)已連接好），接好1-2所示。檢查接線無誤"1金接4丫加熱E!91H5VoCND -ISVC（；Q=OOJKlVn1CU LA VH Lu»接電圧後RW 1RW 2端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上調(diào)零電位器Rw2，使電壓表顯示為零（電壓表的切換開關(guān)打到2V檔）。關(guān)閉主控箱電源。3 將CGQ-013實(shí)驗(yàn)?zāi)K上應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片 接入電橋作為一個(gè)橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、電橋調(diào)零電位器 Rw1，接上橋路電源± 4V （從主控箱引入）如圖 后，合上主控箱電源開關(guān)。

4、調(diào)節(jié)Rw1，使電壓表顯示為零。CCQ-013應(yīng)變傳感霜實(shí)驗(yàn)根塊圖1-2單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖4 在電子秤上放置一只砝碼，讀取電壓表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的電壓表值,直到200g砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-1 ,關(guān)閉電源。表1-1單臂電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）5根據(jù)表1-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S, S= u/ W （ U輸出電壓變化量；W重量變化量）計(jì)算線性誤差:fi= m/yF?sX100%，式中 m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）200g。與擬合直線的最大偏差：yF?s滿量程輸出平均值，此處為五.思考題（1 ）正（受拉）應(yīng)變片（2 ）負(fù)（受壓）應(yīng)單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)

5、變片應(yīng)選用: 變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二. 基本原理全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，?dāng)應(yīng)變 片初始阻值：Rl= R 2= R 3= R 4，其變化值 Rl= AR2= AR3= AR4時(shí)，其橋路輸出電壓 Uo3 =KE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三. 需用器件和單元同實(shí)驗(yàn)一。四. 實(shí)驗(yàn)步驟1.傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。接入模塊電源±15V （從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。1-3 ;進(jìn)行靈敏度和2 .根據(jù)圖1-5接線，實(shí)驗(yàn)方法

6、與實(shí)驗(yàn)二相同。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 非線性誤差計(jì)算。表1-3全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）五. 思考題1.全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1= R3, R2= R4 , 而R1MR2時(shí)，是否可以組成全橋：（1 ）可以 （2）不可以。2 .某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片 電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻？iFiFR31_1Ri11R4R2111_1R3R11R4R21_1圖1-4應(yīng)變式傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖CCQ-001CGQ=O 丄 3按4V接MVIj 1.Kll T £2m H s&a

7、mp;6KV 1+ 15¥GND -I5V埜動(dòng)放大電路實(shí)驗(yàn)塊+UUVdlVolR«Vo2UIC113V£DIBc接電辰愛RT 1KI 2圖1-5全橋?qū)嶒?yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)五 金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁囟葘?duì)應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)的影響。二. 基本原理電阻應(yīng)變片的溫度影響， 主要來自兩個(gè)方面。 敏感柵絲的溫度系數(shù)， 應(yīng)變柵線膨脹系數(shù) 與彈性體（或被測(cè)試件） 的線膨脹系數(shù)不一致會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。因此當(dāng)溫度變化時(shí)，在被測(cè) 體受力狀態(tài)不變時(shí)，輸出會(huì)有變化。三.需用器件與單元CGQ-001實(shí)驗(yàn)?zāi)K、CGQ-013實(shí)驗(yàn)?zāi)K、應(yīng)變式傳感器、砝碼、電壓表、±15V電源

8、、± 4V電源、+5V電源、加熱器（已貼在應(yīng)變片底部）四. 實(shí)驗(yàn)步驟U o1。1.保持實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 .將200g砝碼加于砝碼盤上，在電壓表上讀取某一整數(shù)3 .將5V直流穩(wěn)壓電源（主控箱）接于實(shí)驗(yàn)?zāi)K的加熱器插孔上，數(shù)分鐘后待電壓表電壓顯示基本穩(wěn)定后，記下讀數(shù)Uot , Uot -Uo1即為溫度變化的影響。計(jì)算這一溫度變化產(chǎn)生的相對(duì)誤差U Qt U 01 100%。Uot五. 思考題1.金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除方法?2 .應(yīng)變式傳感器可否用于測(cè)量溫度？實(shí)驗(yàn)電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二. 基本原理利用平板電容C A/d和其他結(jié)構(gòu)的

9、關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇d三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（變）、測(cè)微小位移（d變）和測(cè)量也為（A變）等多種電容傳感器。三. 需用器件與單元電容傳感器、CGQ-004電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測(cè)微頭、電壓表、直流穩(wěn)壓源。四.實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖3-1安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。2 .將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)驗(yàn)線路見圖3.將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出端Vo與電壓表單元 Vi相接（調(diào)節(jié)到中間位置。4 .接入± 15V電源，旋動(dòng)測(cè)微頭推進(jìn)電容傳感器動(dòng)極板位置， 與輸出電壓值，填入表 4-1。表4-1電容傳感器位

10、移與輸出電壓值4-1。（插入主控箱 Vi孔），Rw2每隔0.2mm記下位移XX ( mm )V ( mv)f。5 .根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差五.思考題試設(shè)計(jì)利用 的變化測(cè)谷物濕度的傳感器原理及結(jié)構(gòu)。能否敘述一下在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪 些因素?CGQ-004電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K+ 15VOGND-15V+ 12VR1D1R2圖4-1電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二. 基本原理根據(jù)霍爾效應(yīng)、霍爾電勢(shì) Uh = KhIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn) 行位移測(cè)量。三. 需用器件與單元CG

11、Q-005霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、 霍爾傳感器、直流源± 4、±15V、測(cè)微頭、電壓表。四.實(shí)驗(yàn)步驟1 .將霍爾傳感器按圖 3-1安裝。霍爾傳感器以及實(shí)驗(yàn)?zāi)K接線按圖HSV0CGQ-(K)5探爾傳博器實(shí)驗(yàn)?zāi)K5-1GND進(jìn)行。15VOU1按電圧表Ik圖5-1直流激勵(lì)時(shí)霍爾傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖2 .實(shí)驗(yàn)?zāi)K接入模塊電源±15V （從主控箱引入），檢查無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置，再調(diào)節(jié)Rw1使電壓表指示為零，若無法調(diào)零則交換放大器兩端輸入接線。3 .旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm 記下一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表5-1。表5

12、-1X( mm )V (mv )作出V-X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。五.思考題本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化?實(shí)驗(yàn)光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二. 基本原理光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和直射型兩種，本實(shí)驗(yàn)裝置是反射型的， 傳感器端部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源在轉(zhuǎn)盤上反射后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤上有黑白相間的12個(gè)間隔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速及黑白間隔數(shù)有關(guān)的脈沖，將電脈沖計(jì)數(shù)處理 即可得到轉(zhuǎn)速值。三. 需用器件與單元CGQ-05轉(zhuǎn)動(dòng)源模塊、可調(diào)電源 2-24V、轉(zhuǎn)速/頻率光電轉(zhuǎn)速傳感器、

13、+5V直流電源、 表。所示，在傳感器支架上裝上光電轉(zhuǎn)速傳感器，調(diào)節(jié)高 ，將傳感器引線分別插入相應(yīng)的插孔，其中紅色接入 Fin，轉(zhuǎn)速/頻率表置“轉(zhuǎn)速”檔。四. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝如圖5-3度，使傳感器端面離平臺(tái)表面2-3mm直流電源+5V，黑色為接地端，藍(lán)色輸入主控箱2 .將可調(diào)電源2-24V接到轉(zhuǎn)動(dòng)源24V插孔上。3 .合上電源開關(guān)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并從轉(zhuǎn)速/頻率表上觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速。如顯示轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,盤平臺(tái)可調(diào)節(jié)傳感器的安裝高度。.一.五.思考題已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中用了多種傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速，試分析比較一下哪種方法最簡單、方便。3mm臺(tái)圖5-3霍爾、光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖實(shí)驗(yàn)Cu50溫度傳感器的

14、測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釩u50溫度傳感器的特性與應(yīng)用。-50 0二.基本原理在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，一般采用銅電阻，可用來測(cè)量C+150oC的溫度。銅電阻有下列優(yōu)點(diǎn)：上述溫度范圍內(nèi)，銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系Rt = R 0（1+at）阻溫度系數(shù)高，a = 4.254.28 X10-3/ oC易提純，價(jià)格便宜三. 需用器件與單元CGQ-04溫度源、CGQ-009溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、K/E型熱電偶、Cu50熱電阻、直流源、電壓表。四. 實(shí)驗(yàn)步驟,（見附錄一）學(xué)會(huì)1注意：首先根據(jù)溫控儀表型號(hào)，仔細(xì)閱讀“溫控儀表操作說明” 基本參數(shù)設(shè)定（出廠時(shí)已設(shè)定完畢）。2. 將CGQ-04溫

15、度源模塊上的220V加熱輸入接線柱與主控箱面板溫度控制系統(tǒng)中的 加熱輸出接線柱連接。3 將溫度源中”風(fēng)機(jī)電源”經(jīng)過溫控儀上的ALM1再和主控箱中“ 0-+24V ”電源輸出連接（此時(shí)電源旋鈕打到最大值位置），閉合溫度源開關(guān)。4將熱電偶插入模塊溫度源的一個(gè)傳感器安置孔中。將K （對(duì)應(yīng)溫度控制儀表中參數(shù)Sn為0,或E型Sn為4）熱電偶自由端引線插入主控箱面板的傳感器插孔中，紅線為正極。5. Cu50熱電阻加熱端插入溫度源的另一個(gè)插孔中，尾部紅色線為正端，插入實(shí)驗(yàn)?zāi)i2相接。塊的a端，見圖9-1，尾部黑色線插入 b端，a端接電源+2V , b端與差動(dòng)運(yùn)算放大器的 Vi1 一端相接，橋路的另一端和差動(dòng)放大器的另一端T (oC)V ( mv)6 .打開主控臺(tái)及 CGQ-04溫度源電源開關(guān)，設(shè)定溫度控制值為40oC，當(dāng)溫度控制在40 oC時(shí)開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為 40OC+n 地 建議 t=5 oC, n=110 ,每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。記下數(shù)顯表上的讀數(shù)，填入表表 9-1 :CGQ