傳感器實驗報告sc

實驗一：金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗一、 實驗?zāi)康模毫私饨饘俨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：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，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：△R/R=K￡式中△R/R為電阻絲的電阻相對變化值，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，￡=△l/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應(yīng)變片是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，用它來轉(zhuǎn)換被測部位的受力大小及狀態(tài)，通過電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，輸出電壓U0=EK￡ （E為供橋電壓），對單臂電橋而言，電橋輸出電壓，U01=EK￡/4。（E為供橋電壓）。三、 器件與單元：應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼（每只約20g）、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬用表（自備）。四、 實驗步驟：實驗（一）1、根據(jù)圖（1-1）,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)變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標(biāo)志端。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進行測量判別，R1=R2=R3=R4=350Q，加熱絲阻值約為50Q左右。2、 實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零，方法為:①接入模板電源±15V（從主控箱引入），檢查無誤后合上主控箱電源開關(guān)，將實驗?zāi)０逶鲆嬲{(diào)節(jié)電位器Rw3順時針調(diào)節(jié)到大致中間位置，②將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳险{(diào)零電位器RW4,使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V檔），完畢關(guān)閉主控箱電源。3、 參考圖（1-2）接入傳感器，將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作為一個橋臂，它與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7在模塊內(nèi)已連接好），接好電橋調(diào)零電位器Rw1,接上橋路電源±4V（從主控箱引入），檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，先粗調(diào)節(jié)Rw1，再細調(diào)RW4使數(shù)顯表顯示為零。

ocC)i播主揑符唯瀝軸出接主揑箱倍數(shù)顯衷電源輸出Vi地■■■■ocC)i播主揑符唯瀝軸出接主揑箱倍數(shù)顯衷電源輸出Vi地■■■■RJOsaO-R2qtetoR.IQi￡±atWiMv電曲Wi：P,圖1-2應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒灲泳€圖4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應(yīng)的數(shù)顯表數(shù)值，記下實驗結(jié)果填入表（1-1）。量g一二(20406080100120140160180200電壓(mv)3.36.810.313.817.320.624.127.630.834.35、根據(jù)表（1-1）計算系統(tǒng)靈敏度S：S=AV仏W（AV為輸出電壓平均變化量；△W重量變化量），計算非線性誤差：6f1=Am/yF?SX100%，式中△m為輸出電壓值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大電壓偏差量：yF?S為滿量程時電壓輸出平均值。計算系統(tǒng)靈敏度SS=^V/^W=（34.3-3.3）/9/20=0.172mv/g五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂的電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負（受壓）應(yīng)變片（3）正、負應(yīng)變片均可以。答：（1）正（受拉）應(yīng)變片實驗二金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗一、 實驗?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點。二、 基本原理：不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高,非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓U02=EK￡2,比單臂電橋靈敏度提高一倍。三、 需用器件與單元：同實驗一。四、 實驗步驟：1、保持實驗（一）的各旋鈕位置不變。

2、根據(jù)圖1-3接線，R1、R2為實驗?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片。接入橋路電源土4V,先粗調(diào)Rw1，再細調(diào)Rw4,使數(shù)顯表指示為零。注意保持增益不變。3、同實驗一（4）步驟，將實驗數(shù)據(jù)記入表（1）-2，計算靈敏度S=AV仏W,非線性誤差&f2。若實驗時數(shù)值變化很小或不變化，說明R2與R1為受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變片,應(yīng)更換其中一片應(yīng)變片。接生拽箱 後主腔初接數(shù)顯叢電懣輸出 電閨輔出接生拽箱 後主腔初接數(shù)顯叢電懣輸出 電閨輔出Vi地圖1-3應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒灲泳€圖曲RJQS6際Q表1-2,半橋測量時，輸出電壓與負載重量的關(guān)系重量（g）20406080100120140160180200電壓(mv)6.913.920.827.834.741.848.855.863.270.1五、思考題:1、 半橋側(cè)量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片在接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊？（2）鄰邊的位置？答：（2）鄰邊2、 橋路測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性誤差？（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的？（3）零點偏移？答：測量時存在非線性誤差，是因為電橋測量原理上存在非線性誤，應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的，零點偏移共同造成的。實驗三金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗一、 實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。二、 基本原理：全橋測量電路中，將受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變片接入電橋?qū)叄煌慕尤豚忂?，?yīng)變片初始阻值是R1=R2=R3=R4，當(dāng)其變化值△R1=AR2=AR3=AR4時，橋路輸出電壓U03=KE￡，比半橋靈敏度又提高了一倍，非線性誤差進一步得到改善。

三、 需用器件和單元：同實驗一。四、 實驗步驟：1、 保持實驗（二）的各旋鈕位置不變。。2、 根據(jù)圖1-4接線，將R1、R2、R3、R4應(yīng)變片接成全橋，注意受力狀態(tài)不要接錯調(diào)節(jié)零位旋鈕Rw1，并細調(diào)Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實驗結(jié)果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。圖1-4全橋性能實驗接線圖1-3，全橋測量時,輸出電壓與負載重量的關(guān)系量g一二(20406080100120140160180200電壓13.927.741.755.569.483.397.2110.124.138.(mv)689五、思考題：1、 全橋測量中，當(dāng)兩組對邊（R1、R3）電阻值相同時，即R1=R3,R2=R4,而R1HR2時，是否可以組成全橋：（1）可以,（2）不可以。答：（1）可以2、 程技術(shù)人員在進行材料拉力測試時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。P F「 -_舊 RI□-呂11 1…1呂f1 (=1圖1-5應(yīng)變式傳感器受拉時傳感器圓平面展開圖答：第一幅圖不能組成電橋，第二幅可以組成雙臂電橋。第一幅圖應(yīng)變片都沒順著力的方向擺放，所以力對應(yīng)變片產(chǎn)生形變不大，電阻改變不大，相當(dāng)于4個恒定電阻。第二幅圖R3和R4順著力的方向，力對其形變改變較大，可當(dāng)作應(yīng)變計，而R2和R1可當(dāng)做恒定電阻，組成雙臂橋。實驗十四電容式傳感器的位移實驗一、 實驗?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及其特點。二、 基本原理：利用平板電容C=￡Ad的關(guān)系，在￡（介電常數(shù)）、A（極板面積）、d（極板距離）三個參數(shù)中，保持二個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，就可使電容的容量（C）發(fā)生變化，通過相應(yīng)的測量電路，將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量，則可以制成多種電容傳感器，如：①變￡的濕度電容傳感器。②變d的電容式壓力傳感器。③變A的電容式位移傳感器。本實驗采用第③種電容傳感器，是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。O 衷圖4-1電容傳感器位移實驗接線圖三、 器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)０濉y微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。四、 實驗步驟：1、 按圖3-1將電容傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)０迳稀?、 將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗?zāi)０?，實驗線路見圖4-1。3、 將電容傳感器實驗?zāi)０宓妮敵龆薞01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔,Rw調(diào)節(jié)到中間位置。4、 接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調(diào)整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值（V）,填入表4-1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復(fù)實驗過程。表4-1電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系X(mm)88.28.48.68.899.29.49.69.810V(mv)34.330.52723.620.216.913.410.46.83.40.0X(mm)1211.811.611.411.21110.810.610.410.2V(mv)-30.7-27.7-24.8-21.6-18.5-15.6-12.4-9.4-6.2-3.15、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差0f,分析誤差來源。

靈敏度S=Av/Ax=（34.3+3.1）/19/0.2=9.84mv/mm誤差來源：（1）原理上存在非線性誤差。（2）電容式傳感器產(chǎn)生的效應(yīng)是非線性的。（3）零點偏移。五、思考題：試設(shè)計一個利用￡的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設(shè)計中應(yīng)考慮哪些因素？系:系:△C=2n△A/6（A和&已知）（2）圖所示電容式谷物傳感器，用來測量谷物濕度。由于谷物摩擦力較大，容易滯留，故一般不采用雙層電極，而用電極棒和容器壁組成電容傳感器兩極。實驗十六實驗十六（注：如您的霍爾位移傳感器無活動桿，即為非接觸式，請按最后附錄實驗進行）一、 實驗?zāi)康模毫私饣魻柺轿灰苽鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、 基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UH=KHIB，保持KH、I不變，若霍爾元件在梯度磁場B中運動，且B是線性均勻變化的，則霍爾電勢UH也將線性均勻變化，這樣就可以進行位移測量。三、 需用器件與單元：霍爾傳感器實驗?zāi)０濉⒕€性霍爾位移傳感器、直流電，土源±4V、15V4、測微頭、數(shù)顯單元。四、 實驗步驟：1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝?；魻杺鞲衅髋c實驗?zāi)０宓倪B接按圖5-2進行。①、③為電源±4V,②、④為輸出,R1與④之間聯(lián)線可暫時不接。

2、開啟電源，接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，左右移動測微頭使霍爾片處在磁鋼中間位置，即數(shù)顯表電壓指示最小，擰緊測量架頂部的固定鏍釘，接入R1與④之間的聯(lián)線，調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯電壓表指示為零(數(shù)顯表置2V檔)。盼電3%4為佶號箱盼電3%4為佶號箱ttlML建屈匣編&厚5-2裁爾盤住藕悔衣毎肓注弟勸匚齡牠繪陰作出V-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度S和非線性誤差5。3、旋轉(zhuǎn)測微頭，每轉(zhuǎn)動0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，并將讀數(shù)填入表5-1,作出V-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度S和非線性誤差5。表5-1：霍爾式位移傳感器位移量與輸出電壓的關(guān)系：X(mm)9.29.49.69.81010.210.410.610.811V(mv)1186541-2-3-5-7靈敏度S=AV/AX=(11+7)/9/0.2=10mv/mm五、思考題：本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？答：霍爾電勢UH=KHIB，B是線性均勻變化的，則霍爾電勢UH也將線性均勻變化。故本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的磁場強度B的變化。

實驗二十霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗一、 實驗?zāi)康模毫私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、 基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)表達式：UH=KHIB,當(dāng)KHI不變時，在轉(zhuǎn)速圓盤上裝上N只磁性體，并在磁鋼上方安裝一霍爾元件。圓盤每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過霍爾元件表面的磁場B從無到有就變化N次，霍爾電勢也相應(yīng)變化N次，此電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。三、 器件與單元：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動源（2000型）或轉(zhuǎn)速測量控制儀（9000型）。四、 實驗步驟：1、據(jù)圖5-4,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于轉(zhuǎn)動源的傳感器調(diào)節(jié)支架上，探頭對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤內(nèi)的磁鋼。圖5-4霍爾?光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖圖5-4霍爾?光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖2、 主控箱上的+5V直流電源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源輸入端，紅（+）、綠（丄）,不要接錯。3、 將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（黃線）插入數(shù)顯單元fin端，轉(zhuǎn)速/頻率表置轉(zhuǎn)速檔。4、 主控臺上的+2V—+24V可調(diào)直流電源接入轉(zhuǎn)動電機的+2V—+24V輸入插口（2000型）。調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速電位器使轉(zhuǎn)速變化，觀察數(shù)顯表指示的變化。五、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測速數(shù)據(jù)表格電壓（V）24.484.75.135.896.387.127.84轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）051556068584596011101260電壓（V）8.369.329.9510.2810.911.3812.0112.3轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）13801585172517801890198520952145電壓（V）12.7313.2613.8414.3414.9515.1315.7116.18轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）22102295237524502505256026252680電壓（V）16.7717.2217.9518.4318.8219.3119.91轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）2740278028452880291029452970六、思考題：1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上是否有限制?答：必須要有鋼磁產(chǎn)生磁場Bo2、本實驗裝置上用了十二只磁鋼，能否只用一只磁鋼。答：會大大降低靈敏度。十二只鋼磁產(chǎn)生十二個信號，丟失一個對記錄影響不大,如果用一只鋼磁，丟失一個就會少記錄一圈。實驗三十五熱電偶測溫性能實驗一、 實驗?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y量溫度的原理與應(yīng)用。二、 基本原理：將兩種不同的金屬絲組成回路，如果二種金屬絲的兩個接點有溫度差，在回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢，這就是熱電效應(yīng)，熱電偶就是利用這一原理制成的一種溫差測量傳感器，置于被測溫度場的接點稱為工作端，另一接點稱為冷端C也稱自由端），冷端可以是室溫值也可以是經(jīng)過補償后的0°C、25°C的模擬溫度場。三、 器件與單元：K型、E型熱電偶、溫度源、溫度控制儀表、數(shù)顯單元（2000型）或溫度控制測量儀（9000型）o四、 實驗步驟：1、 熱電偶插到溫度源兩個傳感器插孔中任意一個插孔中，（K型、E型已裝在一個護套內(nèi)），K型熱電偶的自由端接到主控箱面板上溫控部分的Ek端，用它作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，配合溫控儀表用于設(shè)定溫度，注意識別引線標(biāo)記，K型、E型及正極、負極不要接錯。2、 E型熱電偶的自由端接入溫度傳感器實驗?zāi)０迳蠘?biāo)有熱電偶符號的a、b孔上，作為被測傳感器用于實驗，按圖11