《傳感器及應(yīng)用》第7章 實(shí)驗(yàn)

第7章實(shí)驗(yàn)7.1應(yīng)變式傳感器測力實(shí)驗(yàn)7.2熱電式傳感器溫度測量實(shí)驗(yàn)7.3電容式傳感器的位移試驗(yàn)7.4霍爾傳感器的應(yīng)用7.5光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)7.1應(yīng)變式傳感器測力實(shí)驗(yàn)7.1.1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。7.1.2基本原理電阻絲在外力的作用下發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為:

式中—電阻絲電阻相對變化;K—應(yīng)變靈敏系數(shù);—電阻絲長度相對變化。7.1.3需用器件與單元

下一頁返回7.1應(yīng)變式傳感器測力實(shí)驗(yàn)應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、祛碼、數(shù)顯表、115V電源、14V電源、萬用表。7.1.4實(shí)驗(yàn)步驟

(1)如圖7-1所示，應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的R1,R2,R3,Ra。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進(jìn)行測量判別，R1=R2-R3=Ra=350，加熱絲阻值為50左右。

(2)接入模板電源115V(從主控箱引入)，檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將試驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時針大致調(diào)節(jié)到中間位置，再進(jìn)行差動放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯表電壓輸入端V;相連，調(diào)節(jié)試驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器，使數(shù)顯表顯示為零(數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V擋)。關(guān)閉主控箱電源。上一頁返回下一頁7.1應(yīng)變式傳感器測力實(shí)驗(yàn)(3)將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變片R(即模板左上方的R,)接入電橋作為一個橋臂與RS,R6,R:接成直流電橋(RS,R6,R:模塊內(nèi)已連接好)，接好電橋調(diào)零電位器Rw,，接上橋路電源14V(從主控箱引入)。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)Rw,，使數(shù)顯表顯示為零。

(4)在電子秤上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值直到5008(或200g)祛碼加完。記下試驗(yàn)結(jié)果填入中，關(guān)閉電源。(5)根據(jù)計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，公式為:式中△u一輸出電壓變化量，V;△w一質(zhì)量變化量，g9

計(jì)算線性誤差公式為:下一頁返回上一頁7.1應(yīng)變式傳感器測力實(shí)驗(yàn)式中-輸出值(多次測量時為平均值)與擬合直線的最大偏差;

-滿量程輸出平均值，此處為5008或20鮑。上一頁返回7.2熱電式傳感器溫度測量實(shí)驗(yàn)7.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解熱電阻的測溫原理。(2)掌握熱電偶測溫的方法。7.2.2實(shí)驗(yàn)原理圖7-2是運(yùn)用熱電偶測量溫度的實(shí)驗(yàn)裝置。加熱器接入工作電壓進(jìn)行加熱，使周圍的環(huán)f溫度升高;熱敏電阻在溫度升高時阻值隨著變化;通過溫度變換器使輸出電壓隨之改變。熱〔電阻的環(huán)境溫度由熱電偶測出。7.2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)直流穩(wěn)壓電源(+15V)或(一15V)下一頁返回7.2熱電式傳感器溫度測量實(shí)驗(yàn)(2)加熱器

(3)熱敏電阻

(4)銅一康銅熱電偶

(5)溫度變換器

(6)電壓表

(7)溫度計(jì)

(8)示波器7.2.4實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用溫度計(jì)測出實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)溫度to，并記錄。

(2)變換器接入熱敏電阻名破變換器輸出口接電頻率表輸入口，加熱器接入一15V穩(wěn)壓電源。上一頁下一頁返回7.2熱電式傳感器溫度測量實(shí)驗(yàn)

(3)用數(shù)字萬用表測出不同溫度下熱電勢大小，同時在電壓/頻率表上讀出相應(yīng)的電壓。7.2.5注意事項(xiàng)(1)每一組熱電偶在接入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)前必須先標(biāo)定好。(2)熱電偶測溫端與被測物體的接觸必須牢靠。上一頁返回

7.3電容式傳感器的位移試驗(yàn)7.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。7.3.2基本原理利用平板電容和其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇。、、三個參數(shù)中，保持兩個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，則可以用測谷物干燥度(變s),測微小位移(變d)和測量液位(變A)等多路電容傳感器。7.3.3需要器件與單元電割專感器、電割專感器試驗(yàn)?zāi)０?、測微頭、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元刁氫流穩(wěn)壓電源。下一頁返回

7.3電容式傳感器的位移試驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按圖7-3所示安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０迳?/p>

(2)將電容傳感器連線插入電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０?，試?yàn)線路如下:(3)將電容傳感器試驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆?與數(shù)顯表單元;相接(插入主控箱;孔)，調(diào)節(jié)到中間位置。

(4)接入115V電源，旋動測微頭推進(jìn)電容傳感器動極板位置，每間隔0.2mm記下位移X與輸出電壓值，填入表7-2中。上一頁返回7.4霍爾傳感器的應(yīng)用7.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅髟陟o態(tài)測量中的應(yīng)用。7.4.2所需單元和元件霍爾片、磁路系統(tǒng)、差動放大器、直流穩(wěn)壓電源,F/V表、電橋、祛碼、主/副電源、振動平臺。7.4.3實(shí)驗(yàn)原理霍爾片在磁路中有位移，改變了霍爾元件所感受到的磁場大小和方向，引起霍爾電勢的大小和極性的變化。保持霍爾元件的控制電流恒定，而使霍爾元件在一個均勻梯度的磁場中沿x方向移動，輸出霍爾電勢為UH=kx,霍爾電勢極性表示位移的方向。磁場梯度越大，靈敏度越高;磁場梯度越均勻，輸出線性度越好。下一頁返回7.4霍爾傳感器的應(yīng)用7.4.4實(shí)驗(yàn)步驟

(1)直流穩(wěn)壓電源置12V擋，主副電源關(guān)閉。

(2)將差動放大器調(diào)零:用連線將差動放大器的正負(fù)端接地;將差動放大器的輸出端與F/V表的輸入插口V;相連;開啟主、副電源;調(diào)節(jié)差動放大器的增益到最大位置(右旋到底)，然后調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋鈕，使F/V表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。

(3)調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺并遠(yuǎn)離振動臺(或拆去測微頭)。

(4)按圖7-4接線，開啟主/副電源，調(diào)W，旋鈕將系統(tǒng)調(diào)零。

(5)差動放大器增益調(diào)至較小位置，然后不再改變。

(6)在稱重平臺放上祛碼，填入附表，反復(fù)測量。上一頁下一頁返回7.4霍爾傳感器的應(yīng)用7.4.5注意事項(xiàng)(1)此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以祛碼和重物不應(yīng)太重;(2)祛碼應(yīng)置于平臺的中間部分。上一頁返回7.5光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)7.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。7.5.2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，如圖7-5所示。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受轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有黑白相間的12個間隔，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，反光與不反光交替出現(xiàn)，光電元件間斷地接收反射光信號，輸出電脈沖。經(jīng)放大整形電路轉(zhuǎn)換成方波信號，由數(shù)字頻率計(jì)測得電機(jī)的轉(zhuǎn)速。若頻率計(jì)的計(jì)數(shù)頻率為f，由下式:下一頁返回7.5光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)即可測得轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n(r/min)，其中z=12(涂色條數(shù))。

7.5.3需用的器件及單元光電轉(zhuǎn)速傳感器、+5V直流電源、轉(zhuǎn)動源單元及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2一24V、數(shù)顯轉(zhuǎn)速/頻率表。

7.5.4實(shí)驗(yàn)步驟

(1)光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在傳感器支架上，調(diào)節(jié)高度，使傳感器端面離平臺表面2一3mm,將傳感器引線分別插入相應(yīng)插孔，其中棕色接入直流電源+5V,黑色為接地端，藍(lán)色輸入主控箱，轉(zhuǎn)速頻率表置“轉(zhuǎn)速”擋。

(2)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2一24V接到轉(zhuǎn)動源24V插孔上。

(3)合上主控箱電源開關(guān)，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動并從轉(zhuǎn)速/頻率上觀察電動機(jī)轉(zhuǎn)速。如顯示轉(zhuǎn)速上一頁下一頁返回7.5光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)不穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)傳感器的安裝高度。

(4)逐步將電機(jī)轉(zhuǎn)速由低速調(diào)至高速，進(jìn)行測試，將數(shù)據(jù)記人表7-4中;替換不同光電元件進(jìn)行測試，將數(shù)據(jù)記錄下來。求出相應(yīng)轉(zhuǎn)速。

(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，畫出各種光電元件轉(zhuǎn)速特性，并比較各種光電元件測速靈敏度和非線性。

7.5.5注意事項(xiàng)

(1)實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)真復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的實(shí)施