南昌大學傳感器與檢測技術實驗報告

學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：實驗一差動變壓器的應用一一電子秤一、 實驗目的了解差動變壓器的實際應用二、 實驗器材音頻振蕩器、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、V/F表、電橋、砝碼、振動平臺。三、 實驗內(nèi)容及步驟（1）按下圖1接線，組成一個電感電橋測量系統(tǒng)，開啟主、副電源，利用示波器觀察調節(jié)音頻振蕩器的幅度旋鈕，使音頻振蕩器的輸出為VP_值為IV。（2）將測量系統(tǒng)調零，將V/F表的切換開關置20V檔，示波器X軸掃描時間切換到0.1?0.5ms（以合適為宜），Y軸CHl或CH2切換開關置5V/div，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5KHz，幅度旋鈕置中間位置。開啟主、副電源，調節(jié)電橋網(wǎng)絡中的W1，W2，使V/F表和示波器顯示最小，再把V/F表和示波器Y軸的切換開關分別置2V和50mv/div，細條W1和W2旋鈕，使V/F表顯示值最小。再用手按住雙孔懸臂梁稱重傳感器托盤的中間產(chǎn)生一個位移，調節(jié)移相器的移相旋鈕，使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，粱復原。圖1接線圖（3）適當調整差動放大器的放大倍數(shù)，使在稱重平臺上放上一定數(shù)量的砝碼時電壓表指示不溢出。（4）去掉砝碼，必要的話將系統(tǒng)重新調零。然后逐個加上砝碼，讀出表頭讀數(shù)，記下實驗數(shù)據(jù)，填入下表；Wq(g)020406080100120Vp-p(mv)02142608897122四數(shù)據(jù)處理對上述數(shù)據(jù)用最小二乘法進行擬合得到擬合直線如下圖2所示:砝碼質量與電壓值得關系y=y=1.0339x+1.1071120100806040200 102030405060708090100110120130砝碼質量(g)圖2添加砝碼質量與電壓示數(shù)的關系⑴由最大非線性誤差星 =|1.0339x80-88|=6.96gmax而滿量程輸出為：、s=122g。故得該電子稱的線性度為:max,=^maxX100%=5.7%FS（2）由通過最小二乘擬合得到的直線方程為：U=1.0339M+1.1071，故該電子稱的靈敏度為:五實驗總結與心得體會實驗過程中差動變壓器一次側不能接直流電壓激勵，否則會損害傳感器。因為變壓器初級直接接到了直流電壓上，由于初級線圈的直流電阻很低，這樣形成很大的直流電流，產(chǎn)生的熱量如果足夠大可能將初級線圈燒毀。一般線圈（電感）都是不能直接接到直流電壓上的。學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：實驗過程中，砝碼不能放置太多，否則容易使梁端扭曲變形。另外砝碼的放置位置盡量在測量處的中間，是傳感器受力均勻，減小誤差。通過本實驗可以看到差動變壓器與一般電源變壓器不同，差動變壓器一般用于作為檢測元件，而一般變壓器一般作為電源變換部件或者信號轉換部件。差動變壓器一般分為變面積式和變氣隙式。差動變壓器有2個線圈，一個是激勵線圈，另一個是檢測線圈，一般在激勵線圈諸如一個固定頻率固定幅度的信號，通過在檢測線圈中的信號獲取差動變壓器的變化數(shù)據(jù)，進而可以計算出距離/角度或者速度。而二者的相同點：都是由鐵芯和線圈組成，都是轉換電壓的元件。學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：實驗二熱電偶的原理及分度表的應用一、 實驗目的了解熱電偶的原理及現(xiàn)象二、 實驗器材8V不可調直流電源、差動放大器、V/F表、加熱器、熱電偶、水銀溫度計、主、副電源三、 實驗內(nèi)容及操作步驟了解熱電偶原理：二種不同的導體互相焊接成閉合回路時，當兩個接點溫度時回路中就會產(chǎn)生電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應，產(chǎn)生電流的電動勢叫做熱電勢。通兩種不同導體的這種組合稱為熱電偶，具體熱電偶原理參考教科書。7解熱電偶在實驗位上的位置和符號，,實驗儀所配的熱電偶是由銅一康銅組簡易熱電偶，分度號為L實驗儀有兩個熱電偶，它封裝在雙平行梁的上片梁的上表。梁表面中間二根細金屬絲焊成的一點，就是熱電偶)和下片梁的下表面，兩個熱電偶串一起產(chǎn)生熱電勢為兩者的總和°按圖7接線，開啟主、副電源，調節(jié)差動放大器調零旋鈕，使V/F表顯示為記錄下自備溫度計的室溫，將+8V直流電源接入加熱器的一端，加熱器的另一端接-8V,觀察V/F表顯示變化，到顯示值穩(wěn)定不變時記錄下V/F表顯示的讀數(shù)E。用自備的溫度計測出上梁表面熱電偶處的溫度t并記錄下來。(注意：溫度計溫探頭不要觸到應變片，只要觸及熱電偶處附近的梁體即可，也可用PN結溫度傳感器大致溫度)根據(jù)熱電偶的熱電勢與溫度之間的關系式：Eab(t,to)=Eab(t,tn)+Eab(tn,其中：七 熱電偶的熱端(工作端或稱測溫端)溫度tn 熱電偶的冷端(自由端即熱電勢輸出端)溫度也就是:to----一一"一一oP學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：(150為差動放大器的放大倍數(shù),2為二個熱電偶串聯(lián))。熱端溫度為室溫，冷端溫度為銅一康銅的熱電勢：Eab(tnTto):查以下所附的熱電偶自由端為0P時的熱電勢和溫度的關系,即銅一康銅的熱散偶分度表，得到室溫(溫度計測得)時熱電勢。計算：熱端溫度t,冷端溫度為0C時的熱電勢，Eab(t,to),根據(jù)計算結果，查分度表得到溫度捉銅一康銅的熱電偶分度(自由端溫度QC)分度號：T工作端012345617189溫度C熱 E且 動勢(mv)TO-0.383-0.421-0.459-0,496-0.534-0.571-0.608-0?646-0一683-0.7210000-0.039-0.0771-0.116-0.154-0.193-0,231—269-0.307-0.34500.0000.0390.0780.1470.1560.1950.2340.2730.3120.351100.391Q.4300.4700.510Q.5490.5890.6290,6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.114L155301.196L2371.2791,3201.3611.4031.4441.4861.528L569401,6111.653L6951.7381.7801.8221.8651.9071.950L992502.0352.0782.1212.1462.2072.2502.2942.3372.3802.伊602.4672.5112.5552.59912.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663,312803.3573.4023.4473.4833.53「3.5843.63。3.6763.7213.767903.8273.8733.9193.9654.0124.0584,1054.1514.1984.2441004.2914.3387.3854.4324.4794.5294.5734.6214.6684.715四實驗結果及處理由實驗得V/F表顯示V=122.2mv。有以下公式得：E(t,t)=V/150x2=0.409mv實驗中測得室溫t=25。。，查熱電偶分度表得E(tt0)=0.992mv由熱電偶的熱電勢與溫度的關系為：E(t,t)=E(t,t)+E(t,t)，由以上兩式得:0 n n0E(t,t)=1.401mv0查熱電偶分度表得t=35°C而通過自備的溫度計測出熱電偶處的溫度t=37°C學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：得實驗過程中的相對誤差為：丫=|35-37*I。。%=5.4%37五實驗思考與心得體會什么差動放大器介入熱電偶后需再調差放零點因為差動放大器的最顯著特點就是電路的對稱性，在沒接入熱電偶的時候，電路有可能已經(jīng)調到零輸出。接入熱電偶，恐怕就破壞了電路的對稱性，所以需再調差放零點。即使采用標準熱電偶按本實驗方法測量溫度也會有誤差，為什么？因為這是由熱電偶本身具有的。熱電偶的測溫誤差主要由下列因素引起：熱電偶的非均勻性分度誤差：由于電偶材料粗細不均勻或不純等原因，會使熱電偶的溫差電性與統(tǒng)一的分度表產(chǎn)生一定誤差，此誤差不應超過有關標準；熱電偶的極間、電偶對之間及其與大地間不良的絕緣或測量儀表精度不高等都會造成熱電勢的損失而影響測量的精確性。學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：實驗三熱敏電阻測溫演示實驗一實驗目的了解熱門電阻測溫度的過程二實驗器材加熱器、熱敏電阻、可調直流穩(wěn)壓電源、-15V穩(wěn)壓電源、V/F表、主副電源三實驗原理熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負，因此分成兩類；PTC熱敏電阻（正溫度系數(shù)）與NTC熱敏電阻（負溫度系數(shù)）。一般NTC熱敏電阻測量范圍較寬，主要用于溫度測量；而PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關，也用于彩電中做自動消磁元件。有些功率PTC也做發(fā)熱元件用。PTC緩變型熱敏電阻可用做溫度補償或溫度測量。一般的NTC熱敏電阻測溫范圍為：-50°C?+300°C。熱敏電阻具有體積小、重量輕、熱慣性小、工作壽命長、價格便宜，并且本身阻值大，不需要考慮引線長度帶來的誤差，適用于遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點。但熱敏電阻也有：非線形大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、一致性差等缺點。一般只適用于低精度的溫度測量.四實驗內(nèi)容（1）將V/F表切換開關置2V檔，直流穩(wěn)壓電源切換開關置±2V，按圖1接線，開啟主、副電源，調整W1電位器，使V/F表指示為1V左右，這時為室溫時的Vj。電橋平衡網(wǎng)絡 V/F表圖1接線圖

學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：(2)將-15V電源接入加熱器，觀察電壓表讀數(shù)的變化，電壓表的輸出電壓：五、實驗結果利用萬用表測量得WH=100OWL=2750Or=1250QW

V= 1L ■V有公式：其中Vs=2V，i%+(Wh+W1有公式：其中Vs=2V，而此時電壓表示數(shù)Vi=1.076V 將以上數(shù)據(jù)代入解得Rt=2260O由此可見，當溫度55。。時，Rt阻值為2260O，V「=1.076V而用萬用表測得實際的熱敏電阻值為R=2350O，測量的相對誤差為:丫=P260—2350x100%=3.83%2350六實驗思考與總結如果你手中有這樣一個熱敏電阻，想把它作為一個0?50°C的溫度測量電路，你認為該怎樣實現(xiàn)？可通過電橋實現(xiàn)，熱敏電阻作為電橋的一個橋臂，剛開始調零，隨著溫度變化，相應的電壓值會變化，有熱敏電阻的溫度系數(shù)與電阻值的關系可以求出相應的溫度值通過本實驗注意到：敏電阻作為測量溫度的敏感元件時，必須要求它的電阻值只隨環(huán)境溫度而變化，與通過的電流無關。因此，在設計熱敏電阻溫度計時，流經(jīng)熱敏電阻的電流一般選取其伏安特性曲線的線性部分的五分之一；同時流過的電流越小越好。學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：實驗四霍爾式傳感器的靜態(tài)位移特性一直流激勵一、 實驗目的了解霍爾式傳感器的原理與特性二、 實驗器材霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器、V/F表、直流穩(wěn)壓電源，測微頭、振動平臺。三、 實驗內(nèi)容(1)開啟主、副電源將差動放大器調零后，增益置接近最小，使得霍爾片在磁場中位移時V/F表讀數(shù)明顯變化，關閉主，副電源，根據(jù)圖1接線，W1、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡。圖1接線圖裝好測微頭，調節(jié)測微頭與振動臺吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。開啟主、副電源，調整W1使電壓表指示為零。上下旋動測微頭，記下電壓表讀數(shù)，建議每隔0.2mm讀一個數(shù)，將讀數(shù)填入下表：實驗過程中要注意先了解霍爾式傳感器的結構及實驗儀上的安裝位置，熟悉實驗面板上霍爾片的符號，霍爾片安裝在實驗儀的振動圃盤上，兩個半圓永久磁鋼固定在實驗儀的頂板上，二者組合成霍爾式傳感器。四實驗數(shù)據(jù)記錄及處理

學生姓名：學號：專業(yè)班級：實驗類型：■驗證□綜合口設計口創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：將各讀數(shù)記錄入下表（沒隔0.2mm記錄一次）X(mm)10.910.710.510.310.19.99.79.59.39.18.9U(v)1.543.093.874.345.075.646.387.027.578.118.54由最小二乘擬合，做出的V-X曲線如下圖所示:V-X曲線10V-X曲線108.7 8.9 9.1 9.3 9.5 9.7 9.9 10.1 10.310.5 10.710.911.1 11.311.5測微頭位移(mm)由上圖可以看出線性度最好的一段是X=9.3——9.9mm之間，其線性度為:AK=艾=-3.3114尤可見，本