感測技術實驗1-6

1、 感測技術 實驗報告班級 姓名（學號） 、 、 實驗名稱 一、實驗目的二、實驗原理及實驗內容三、實驗器材（型號、規(guī)格、件數(shù)）四、實驗數(shù)據(jù)及記錄五、數(shù)據(jù)處理及實驗結果分析六、結論班級 姓名（學號） 、 、 實驗一 箔式應變片性能測試差動半橋一、實驗目的1觀察理解箔式應變片的結構及粘貼方式；2熟悉電路的工作原理；3測試應變梁變形的應變輸出。二、實驗原理本實驗說明箔式應變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應變片是最常用的測力元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，當測件（本實驗中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量電路，轉換成電信號輸

2、出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4。根據(jù)直流電橋輸出電壓，單臂時，差動半橋時，差動全橋時，由此可見，單臂、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。三 、實驗所需部件直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動放大器、F/V表、測微頭、雙平行懸臂梁、金屬箔式應變片、主、副電源、導線若干。四、 實驗電路五、驗步驟及內容1差動放大器調零開啟儀器電源，差動放大器增益置最大（順時針方向旋到底），“+、-”輸入端用實驗線對地短接，將差動放大

3、器的輸出端與F/V表的輸入插口Vi相連。用“調零”電位器調整差動放大器輸出電壓為零（可先把F/V表的檔位開關置于20V檔，調到零后再調到2V檔，再調零，這樣靈敏度比較高些），然后拔掉實驗線。調零后“調零”電位器位置不要變化。2按實驗電路圖將實驗各部件用實驗線連接成測試橋路。橋路中R1、R2為電橋中的固定電阻，W1為 直流電橋調平衡電位器， Rx、R3為應變片，取二片受力方向不同應變片，形成半橋。直流激勵電源為±4V。3確認接線無誤后開啟儀器電源，并預熱數(shù)分鐘。調整電橋的直流調節(jié)電位器W1，使測試系統(tǒng)輸出接近零。（使電橋接近平衡）4將測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調節(jié)使應變梁處于

4、基本水平狀態(tài)。最好將測微頭調于中段(游標0對在10mm處)整數(shù)位置。5再調整電橋的直流調節(jié)電位器W1，使測試系統(tǒng)輸出為零。（使電橋平衡）6旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下方向的運動，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下各移動7.5mm，測微頭每移動1.5mm記錄一個輸出電壓值，并填在下表中。（注：測微頭每旋一圈是0.5mm。逆時針向上運動，順時針向下運動。）位移X（mm）01.53.04.56.07.5向上位移時輸出V（V）0向下位移時輸出V（V）0六、V-X曲線；線性范圍；電橋靈敏度SV=V/X。注意事項1實驗前應檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾

5、。2接插線插入插孔時輕輕地做一個小角度的轉動，以保證接觸良好，拔出時也要輕輕地轉動一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。3穩(wěn)壓電源不要對地短路，也不能加大電源。4向上移動測微頭7.5mm后再回到原點時，若系統(tǒng)輸出不為零，需重新調零后再向下移動。班級 姓名（學號） 、 、 實驗二 電渦流式傳感器的靜態(tài)標定一、實驗目的：1、 理解電渦流式傳感器的工作原理及工作性能；2、 掌握電渦流式傳感器的靜態(tài)標定方法。二、實驗原理：電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成(如下圖所示)，當線圈中通以高頻交變電流后，在與其平行的金屬片上會感應產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗Z，而渦流的大小

6、與金屬渦流片的電阻率，導磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離X有關。當平面線圈、被測體(渦流片)、激勵源確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗Z只與距離X有關，將阻抗變化轉為電壓信號V輸出，則輸出電壓是距離X的單值函數(shù)。三、實驗所需單元及部件：渦流變換器、F/V表、測微頭、鐵測片、電渦流傳感器、示波器、振動平臺、金屬渦流片、主、副電源。四、實驗步驟： (1) 裝好傳感器（傳感器對準鐵測片安裝）和測微頭。 (2) 觀察傳感器的結構，它是一個扁平線圈。 (3) 用導線將傳感器接入渦流變換器輸入端，將輸出端接至F/V表，電壓表置于20V檔，見圖1，開啟主、副電源。(4) 調節(jié)傳感器的高度，使其與被測鐵片接觸，從

7、此開始讀數(shù)，記下電壓表的數(shù)值，填入下表。建議每隔0.10mm讀數(shù)，到線性嚴重變壞為止。 圖 1 X(mm)V(v)(5) 用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形。如發(fā)現(xiàn)沒有振蕩波形出現(xiàn)，再將傳感器遠離被測體。波形為 波形，示波器的時基為 us/cm，故振蕩頻率約為 。 (6) 觀察電渦流傳感器的激勵信號頻率，隨著線圈與電渦流片距離的變化，信號幅度也發(fā)生變化，當渦流片緊貼線圈時電路停振，輸出為零。五、V-X曲線；線性范圍；系統(tǒng)靈敏度S=V/X。注意事項：1、模塊輸入端接入示波器時由于一些示波器的輸入阻抗不高（包括探頭阻抗）以至影響線圈的阻抗，使輸出V變小，并造成初始位置附近的一段死區(qū)，示波器探頭不接

8、輸入端即可解決這個問題。2.、被測體與渦流傳感器測試探頭平面盡量平行，并將探頭盡量對準被測體中間，以減少渦流損失。班級 姓名（學號） 、 、 實驗三 差動變面積式電容傳感器的靜態(tài)特性一、實驗目的理解差動變面積式電容傳感器的原理及其特性。二、實驗原理電容式傳感器有多種形式,本儀器中是差動變面積式的電容傳感器。該傳感器由兩組定片和一組動片組成。當安裝于振動臺上的動片上、下改變位置,與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化,極間電容也發(fā)生相應變化,成為差動電容。上層定片與動片形成的電容定為C1,下層定片與動片形成的電容定為C2,如將C1 和C2 接入橋路作為相鄰兩臂時,橋路的輸出電壓與電容量的變化有關,即與

9、振動臺的位移有關。 三、所需單元及部件電容傳感器、電容放大器、差動放大器、低通濾波器、F/V表、測微頭。四、有關旋鈕的初始位置差動放大器增益旋鈕置于中間，F(xiàn)/V表置于2V檔，五、實驗步驟(1)按圖接線。圖（2）F/V表打到20V,調節(jié)測微頭,使輸出為零。（3）轉動測微頭,每次0.25mm,記下此時測微頭的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù),直至電容動片與上(或下)靜片覆蓋面積最大為止。X(mm)V(mv)（4）退回測微頭至初始位置,并開始以相反方向旋動,同上法,記下X(mm)及V(mv)值。X(mm)V(mv)六、V-X曲線；線性范圍；靈敏度S=V/X。差動變面積式電容傳感器的靜態(tài)特性（實物連接圖）班級 姓名

10、（學號） 、 、 實驗四 硅光電池一、實驗目的：了解硅光電池的原理、結構和性能。二、實驗原理：在光照作用下，由于元件內部產(chǎn)生的勢壘作用，在結合部使光激發(fā)的電子-空穴分離，電子與空穴分別向相反方向移動而產(chǎn)生電勢的現(xiàn)象，稱為光伏效應。硅光電池就是利用這一效應制成的光電探測器件。三、所需單元及元件：硅光電池、直流穩(wěn)壓電源、F/V表。四、實驗步驟：(1).按圖19接線；圖19(2).將F/V表置于2V檔位，直流穩(wěn)壓電源置于±4V檔位；(3).將直流穩(wěn)壓電源的+4V接入儀器上方光敏類傳感器盒的+4V端口；(4).將光強調節(jié)旋鈕逆時針旋轉調至最小，記錄下此時F/V表的讀數(shù)，此讀數(shù)是外界自然光對硅

11、光電池的影響；(5).慢慢調節(jié)光強旋鈕，發(fā)光二極管的亮度逐漸增加，注意觀察F/V表的數(shù)字變化；(6).將光強電位器每隔20旋轉一次，并將F/V表的數(shù)據(jù)填入下表，最后根據(jù)所測得的表格數(shù)據(jù)作出實驗曲線。光強12345678910輸出實物連接圖班級 姓名（學號） 、 、 實驗五 光敏電阻一、實驗目的：了解光敏電阻的工作原理、結構和性能。二、實驗原理：入射光子使物質的導電率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為光電導效應。硫化鎘(Cds)光敏電阻就是利用光電導效應的光電探測器的典型元件。根據(jù)制造方法的不同，其光敏面大致可以分為單結晶型、燒結型、真空鍍膜型，本實驗所用光敏電阻的結構如圖20A所示，它是將硫化鎘(Cds)粉

12、末燒結于陶瓷基片上，并在基片上作蛇型電極。通過這樣的方法，可增加電極和光敏電阻結合部分的長度，從而可以得到大電流。三、所需單元及元件：光敏電阻、直流穩(wěn)壓電源、電橋平衡網(wǎng)絡中的W1電位器、F/V表。四、實驗步驟：(1).按圖20B接線；圖20A圖20B(2).將直流穩(wěn)壓電源調至±4V檔位，然后將直流穩(wěn)壓電源的V+端口接入儀器上方的光敏類傳感器盒的+4V端口；(3).將光強調節(jié)旋鈕逆時針旋轉到底，調至最小，F(xiàn)/V表置于2V檔位，調節(jié)電位器W1使得F/V表示數(shù)最小；(4).慢慢調節(jié)光強旋鈕，使發(fā)光二極管的亮度逐漸增加，并注意觀察F/V表的示數(shù)變化；(5).將光強電位器每隔20旋轉一次，并將

13、F/V表的數(shù)據(jù)填入下表，最后根據(jù)所測得的表格數(shù)據(jù)作出實驗曲線。光強12345678910輸出注意事項：(1).因外界光對光敏元件會產(chǎn)生影響，因此，學生做實驗時應盡量避免外界光的干擾；(2).如果所測的實驗數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，應檢查周圍是否有人走動或者物體移動。實物連接圖班級 姓名（學號） 、 、 實驗六 光纖位移傳感器靜態(tài)實驗一、實驗目的理解光纖位移傳感器的原理結構、性能。二、實驗原理反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖3A所示，光纖采用Y型結構，兩束多膜光纖一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩束，分別作為光源光纖和接收光纖，光纖只起傳輸信號的作用，當光發(fā)射器發(fā)出的紅外光，經(jīng)光源光纖照射至反射面，被反射的光經(jīng)接收光纖至光電轉換器將接受到的光纖轉換為電信號。其輸出的光強決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強的檢測而得到的位移量如圖3A所示圖 3A三、所需單元及部件主副電源、差動放大器、F/V表、光纖傳感器、振動臺。四、實驗步驟(1)觀察光纖位移傳感器結構，它由兩束光纖混合后，組成Y形光纖，探頭固定在Z型安裝架上，外表為螺絲的端面為半圓分布的光纖探頭。 (2)了解振動臺在實驗儀上的位置（實驗儀臺面上右邊的圓盤，在振動臺上貼有反射紙作為光的反射面。） (3)如圖3B接線：因光/電轉換器內部已按裝好，所以可將電信號直接經(jīng)