感測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)1-6

1、 感測(cè)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)名稱 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)器材（型號(hào)、規(guī)格、件數(shù)）四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及記錄五、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析六、結(jié)論班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能測(cè)試差動(dòng)半橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察理解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；2熟悉電路的工作原理；3測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸

2、出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)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(shí)，差動(dòng)半橋時(shí)，差動(dòng)全橋時(shí)，由此可見，單臂、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。三 、實(shí)驗(yàn)所需部件直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、F/V表、測(cè)微頭、雙平行懸臂梁、金屬箔式應(yīng)變片、主、副電源、導(dǎo)線若干。四、 實(shí)驗(yàn)電路五、驗(yàn)步驟及內(nèi)容1差動(dòng)放大器調(diào)零開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置最大（順時(shí)針方向旋到底），“+、-”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短接，將差動(dòng)放大

3、器的輸出端與F/V表的輸入插口Vi相連。用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零（可先把F/V表的檔位開關(guān)置于20V檔，調(diào)到零后再調(diào)到2V檔，再調(diào)零，這樣靈敏度比較高些），然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后“調(diào)零”電位器位置不要變化。2按實(shí)驗(yàn)電路圖將實(shí)驗(yàn)各部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中R1、R2為電橋中的固定電阻，W1為 直流電橋調(diào)平衡電位器， Rx、R3為應(yīng)變片，取二片受力方向不同應(yīng)變片，形成半橋。直流激勵(lì)電源為±4V。3確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋的直流調(diào)節(jié)電位器W1，使測(cè)試系統(tǒng)輸出接近零。（使電橋接近平衡）4將測(cè)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

4、基本水平狀態(tài)。最好將測(cè)微頭調(diào)于中段(游標(biāo)0對(duì)在10mm處)整數(shù)位置。5再調(diào)整電橋的直流調(diào)節(jié)電位器W1，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。（使電橋平衡）6旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下方向的運(yùn)動(dòng)，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下各移動(dòng)7.5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)1.5mm記錄一個(gè)輸出電壓值，并填在下表中。（注：測(cè)微頭每旋一圈是0.5mm。逆時(shí)針向上運(yùn)動(dòng)，順時(shí)針向下運(yùn)動(dòng)。）位移X（mm）01.53.04.56.07.5向上位移時(shí)輸出V（V）0向下位移時(shí)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(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)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(shí)輕輕地做一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也要輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路，也不能加大電源。4向上移動(dòng)測(cè)微頭7.5mm后再回到原點(diǎn)時(shí)，若系統(tǒng)輸出不為零，需重新調(diào)零后再向下移動(dòng)。班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)二 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 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(biāo)定方法。二、實(shí)驗(yàn)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(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，在與其平行的金屬片上會(huì)感應(yīng)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(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離X有關(guān)。當(dāng)平面線圈、被測(cè)體(渦流片)、激勵(lì)源確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗Z只與距離X有關(guān)，將阻抗變化轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)V輸出，則輸出電壓是距離X的單值函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)所需單元及部件：渦流變換器、F/V表、測(cè)微頭、鐵測(cè)片、電渦流傳感器、示波器、振動(dòng)平臺(tái)、金屬渦流片、主、副電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟： (1) 裝好傳感器（傳感器對(duì)準(zhǔn)鐵測(cè)片安裝）和測(cè)微頭。 (2) 觀察傳感器的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)扁平線圈。 (3) 用導(dǎo)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(diào)節(jié)傳感器的高度，使其與被測(cè)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(yán)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(yuǎn)離被測(cè)體。波形為 波形，示波器的時(shí)基為 us/cm，故振蕩頻率約為 。 (6) 觀察電渦流傳感器的激勵(lì)信號(hào)頻率，隨著線圈與電渦流片距離的變化，信號(hào)幅度也發(fā)生變化，當(dāng)渦流片緊貼線圈時(shí)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(xiàng)：1、模塊輸入端接入示波器時(shí)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(gè)問題。2.、被測(cè)體與渦流傳感器測(cè)試探頭平面盡量平行，并將探頭盡量對(duì)準(zhǔn)被測(cè)體中間，以減少渦流損失。班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變面積式電容傳感器的靜態(tài)特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及其特性。二、實(shí)驗(yàn)原理電容式傳感器有多種形式,本儀器中是差動(dòng)變面積式的電容傳感器。該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、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(yīng)變化,成為差動(dòng)電容。上層定片與動(dòng)片形成的電容定為C1,下層定片與動(dòng)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(shí),橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān),即與

9、振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。 三、所需單元及部件電容傳感器、電容放大器、差動(dòng)放大器、低通濾波器、F/V表、測(cè)微頭。四、有關(guān)旋鈕的初始位置差動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間，F(xiàn)/V表置于2V檔，五、實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖接線。圖（2）F/V表打到20V,調(diào)節(jié)測(cè)微頭,使輸出為零。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,每次0.25mm,記下此時(shí)測(cè)微頭的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù),直至電容動(dòng)片與上(或下)靜片覆蓋面積最大為止。X(mm)V(mv)（4）退回測(cè)微頭至初始位置,并開始以相反方向旋動(dòng),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(dòng)變面積式電容傳感器的靜態(tài)特性（實(shí)物連接圖）班級(jí) 姓名

10、（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)四 硅光電池一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤韫怆姵氐脑?、結(jié)構(gòu)和性能。二、實(shí)驗(yàn)原理：在光照作用下，由于元件內(nèi)部產(chǎn)生的勢(shì)壘作用，在結(jié)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(dòng)而產(chǎn)生電勢(shì)的現(xiàn)象，稱為光伏效應(yīng)。硅光電池就是利用這一效應(yīng)制成的光電探測(cè)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)至最小，記錄下此時(shí)F/V表的讀數(shù)，此讀數(shù)是外界自然光對(duì)硅

11、光電池的影響；(5).慢慢調(diào)節(jié)光強(qiáng)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(qiáng)電位器每隔20旋轉(zhuǎn)一次，并將F/V表的數(shù)據(jù)填入下表，最后根據(jù)所測(cè)得的表格數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線。光強(qiáng)12345678910輸出實(shí)物連接圖班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)五 光敏電阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饷綦娮璧墓ぷ髟?、結(jié)構(gòu)和性能。二、實(shí)驗(yàn)原理：入射光子使物質(zhì)的導(dǎo)電率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。硫化鎘(Cds)光敏電阻就是利用光電導(dǎo)效應(yīng)的光電探測(cè)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(jié)晶型、燒結(jié)型、真空鍍膜型，本實(shí)驗(yàn)所用光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖20A所示，它是將硫化鎘(Cds)粉

12、末燒結(jié)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(jié)合部分的長(zhǎng)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(luò)中的W1電位器、F/V表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：(1).按圖20B接線；圖20A圖20B(2).將直流穩(wěn)壓電源調(diào)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(qiáng)調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，調(diào)至最小，F(xiàn)/V表置于2V檔位，調(diào)節(jié)電位器W1使得F/V表示數(shù)最??；(4).慢慢調(diào)節(jié)光強(qiáng)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(qiáng)電位器每隔20旋轉(zhuǎn)一次，并將

13、F/V表的數(shù)據(jù)填入下表，最后根據(jù)所測(cè)得的表格數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線。光強(qiáng)12345678910輸出注意事項(xiàng)：(1).因外界光對(duì)光敏元件會(huì)產(chǎn)生影響，因此，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量避免外界光的干擾；(2).如果所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，應(yīng)檢查周圍是否有人走動(dòng)或者物體移動(dòng)。實(shí)物連接圖班級(jí) 姓名（學(xué)號(hào)） 、 、 實(shí)驗(yàn)六 光纖位移傳感器靜態(tài)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫夤饫w位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)、性能。二、實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)，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(hào)的作用，當(dāng)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(zhuǎn)換器將接受到的光纖轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其輸出的光強(qiáng)決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)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(dòng)放大器、F/V表、光纖傳感器、振動(dòng)臺(tái)。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察光纖位移傳感器結(jié)構(gòu)，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(dòng)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)儀上的位置（實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)面上右邊的圓盤，在振動(dòng)臺(tái)上貼有反射紙作為光的反射面。） (3)如圖3B接線：因光/電轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已按裝好，所以可將電信號(hào)直接經(jīng)