傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

./實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片性能—單臂電橋1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片,單臂單橋的工作原理和工作情況。2、實(shí)驗(yàn)方法在CSY－998傳感器實(shí)驗(yàn)儀上驗(yàn)證應(yīng)變片單臂單橋的工作原理3、實(shí)驗(yàn)儀器CSY－998傳感器實(shí)驗(yàn)儀4、實(shí)驗(yàn)操作方法所需單元及部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、雙孔懸臂梁稱重傳感器、砝碼、一片應(yīng)變片、F/V表、主、副電源。旋鈕初始位置：直流穩(wěn)壓電源打倒±2V檔,F/V表打到2V檔,差動(dòng)放大增益最大。實(shí)驗(yàn)步驟：〔1了解所需單元、部件在實(shí)驗(yàn)儀上的所在位置,觀察梁上的應(yīng)變片,應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片?！?將差動(dòng)放大器調(diào)零：用連線將差動(dòng)放大器的正〔＋、負(fù)〔－、地短接。將差動(dòng)放大器的輸出端與F／V表的輸入插口Vi相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益到最大位置,然后調(diào)整差動(dòng)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>根據(jù)圖１接線R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。R4為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置±4V檔,F／V表置20V檔。開啟主、副電源,調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1,使F／V表顯示為零,等待數(shù)分鐘后將F／V表置2V檔,再調(diào)電橋W1〔慢慢地調(diào),使F／V表顯示為零。<4>將測(cè)微頭轉(zhuǎn)動(dòng)到10㎜刻度附近,安裝到雙平行梁的右端即自由端〔與自由端磁鋼吸合,調(diào)節(jié)測(cè)微頭支柱的高度〔梁的自由端跟隨變化使V/F表顯示值最小,再旋動(dòng)測(cè)微頭,使V/F表顯示為零〔細(xì)調(diào)零,這時(shí)的測(cè)微頭刻度為零位的相應(yīng)刻度。<5>往下或往上旋動(dòng)測(cè)微頭,使梁的自由端產(chǎn)生位移記下V/F表顯示的值,每旋動(dòng)測(cè)微頭一周即ΔX=0.5㎜,記一個(gè)數(shù)值填入下表：位移〔mm00.511.522.533.54電壓〔mV51.063.375.588.2102.3113.7127.3139.9155.1〔6根據(jù)所得結(jié)果計(jì)算靈敏度ΔS=ΔV/ΔX〔式中ΔX為梁的自由端位移變化,ΔV為V/F表顯示的電壓值的相應(yīng)變化。靈敏度：ΔV=155.1-51.0=104.1ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=104.1/4=26.025〔7實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)閉主、副電源,所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。注意事項(xiàng)：<1>電橋上端虛線所示的四個(gè)電阻實(shí)際上并不存在,僅作為一標(biāo)記,讓學(xué)生組橋容易。<2>如指示溢出,適當(dāng)減小差動(dòng)放大增益,此時(shí)差動(dòng)放大器不必重調(diào)零。<3>做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小,以減小其對(duì)直流電橋的影響。實(shí)驗(yàn)心得：經(jīng)過此次的實(shí)驗(yàn),讓我們了解金屬箔式應(yīng)變片,以及單臂單橋的工作原理和工作情況。得知應(yīng)變片在一定的區(qū)間范圍內(nèi)的形變與電壓成線性關(guān)系,并可以計(jì)算出相應(yīng)電橋的靈敏度,為以后的應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)分析：本實(shí)驗(yàn)要求直流穩(wěn)壓電源能夠做到精準(zhǔn)穩(wěn)定可靠地工作,為電橋、運(yùn)放以及電壓表提供穩(wěn)定的電壓,最大限度地減少了由于電壓不穩(wěn)問題所引起的誤差,使實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)能都盡量的準(zhǔn)確客觀地反映實(shí)際情況；對(duì)運(yùn)放則要求其輸入阻抗要高,放大倍數(shù)大。使電阻應(yīng)變片所引起的微弱信號(hào)得以有效地放大,從而得到有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。運(yùn)放取電橋兩臂中間的電壓相對(duì)變化值來放大,由此來反映電阻應(yīng)變片的是阻值變化情況,并在實(shí)驗(yàn)一開始可以通過電位器W1來調(diào)整電橋的平衡,當(dāng)把W1的調(diào)到使電橋平衡,當(dāng)實(shí)驗(yàn)只用一片電阻應(yīng)變片構(gòu)成單臂電橋時(shí),此時(shí)運(yùn)放工作在同向或反向放大的狀態(tài),當(dāng)使用兩片電阻應(yīng)變片時(shí),組建成差動(dòng)半橋,此時(shí)運(yùn)放工作在差動(dòng)放大狀態(tài),因此它既能作差動(dòng)放大,又可作同相或反相放大器。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片:單臂、半橋、全橋比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間的關(guān)系。二、所需單元和部件:直流穩(wěn)壓電源,差動(dòng)放大器,電橋,V/F,測(cè)微頭,雙平行梁,應(yīng)變片有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到±2V檔,V/F表打到2V檔,差動(dòng)放大器增益打到最大。三、實(shí)驗(yàn)步驟:1、按實(shí)驗(yàn)一方法將差動(dòng)放大器調(diào)零后,關(guān)閉主副電源。2、按實(shí)驗(yàn)一圖接線,圖中R4=Rx為工作片,r及W1為電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。3、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使雙平行梁處于水平位置,<目測(cè)>,將直流穩(wěn)壓電源打倒±4V檔,選擇適當(dāng)?shù)姆糯笤鲆?然后調(diào)整電橋平衡電位器W1,使表頭顯示零,<需預(yù)熱幾分鐘表頭才能穩(wěn)定下來>4、轉(zhuǎn)測(cè)微頭,使梁移動(dòng),每隔0.5㎜<旋轉(zhuǎn)一圈>讀一個(gè)數(shù),將測(cè)得數(shù)值填入下表,然后關(guān)閉主副電源。位移〔mm00.511.522.533.54電壓〔mV010.824.134.045.356.468.880.8194.65、保持放大器增益不變,將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一個(gè)應(yīng)變片,即取二片受力方向不同的應(yīng)變片,形成半橋,調(diào)節(jié)測(cè)微頭使梁到水平位置<目測(cè)>,調(diào)節(jié)電橋W1使V/F表顯示為零,重復(fù)<4>過程同樣測(cè)得讀數(shù),填入下表：位移〔mm00.511.522.533.54電壓〔mV026.250.373.699.4123.2148.2172.0197.16、保持差動(dòng)放大器增益不變,將R1,R2兩個(gè)固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片<即R1換成,R2換成,>組橋時(shí)只要掌握對(duì)臂應(yīng)變片的受力方向相同,鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可,否則相互抵消沒有輸出,接成一個(gè)直流全橋,調(diào)節(jié)測(cè)微頭,使梁到水平位置。調(diào)節(jié)電橋W1同樣使V/F表顯示為零。重復(fù)<4>過程將讀出的數(shù)據(jù)記入下表:位移〔mm00.511.522.533.54電壓〔mV58.3100.8142.2183.7224.1263.2300.4345.0381.2單臂：ΔV=94.6-0=94.6ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=94.6/4=23.65半橋：ΔV=197.1–0=197.1ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=197.1/4=49.275全橋：ΔV=381.2-58.3=322.9ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=322.9/4=80.725四、注意事項(xiàng):1、在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉2、在實(shí)驗(yàn)過程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載,應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大3、在本實(shí)驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式,否則系統(tǒng)不能正常工作4、直流穩(wěn)壓電源打在±4V,不能打的過大,以免損壞應(yīng)變片或造成嚴(yán)重自熱效應(yīng)5、接全橋時(shí)請(qǐng)注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向五.實(shí)驗(yàn)心得：經(jīng)過此次的實(shí)驗(yàn),讓我們了解不同電橋的特性和實(shí)現(xiàn)方法,以及了解單臂電橋特性、差動(dòng)半橋特性和差動(dòng)全橋特性和他們各自的工作原理和工作情況。得知單臂電橋的靈敏度最低,差動(dòng)半橋的靈敏度是單臂電橋的2倍和差動(dòng)全橋的靈敏度為單臂電橋的4倍；以后的應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器<互感式>的性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解差動(dòng)變壓器原理及工作情況二、所需單元及部件:音頻振蕩器,測(cè)微頭,雙線示波器,差動(dòng)變壓器,振動(dòng)平臺(tái)有關(guān)旋鈕初始位置:音頻振蕩器調(diào)至4KHZ左右,雙線示波器第一通道靈敏度500mv/div,第二通道靈敏度10mv/div,觸發(fā)選擇打到第一通道,主副電源關(guān)閉三、實(shí)驗(yàn)步驟:1、根據(jù)圖接線,將差動(dòng)變壓器<2組Lo的同名端相連>,音頻振蕩器<必須在LV端接出>,雙線示波器連接起來,組成一個(gè)測(cè)量電路,開啟主副電源,將示波器探頭分別接至差動(dòng)變壓器的輸入端和輸出端,音頻振蕩器幅度旋鈕,使音頻LV信號(hào)輸入到Li的電壓Vp-p為2V2、轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭使測(cè)微頭與振動(dòng)平臺(tái)吸合,再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)平臺(tái)剛好吸合3、往下轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位移,每位移0.5㎜,用示波器讀出差動(dòng)變壓器輸出端的峰峰值填入下表,根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度SoS=△V/△X<式中△V為電壓變化,△X為相應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化>,作出V-X關(guān)系曲線。位移〔mm00.511.522.533.54電壓〔mV2510231020701790151012701000760480位移〔mm4.555.566.577.588.5電壓〔mV320560720112013601600184020702310四、思考:根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,指出線性范圍線性范圍：320-2500mV五、注意事項(xiàng):<1>差動(dòng)變壓器與示波器的連線應(yīng)盡量短些,以免引入干擾<2>差動(dòng)變壓器的兩次次級(jí)線圈必須接成差動(dòng)形式<即同名端相連,這可通過信號(hào)相位有否變化來判斷>六.實(shí)驗(yàn)分析：由于差動(dòng)變壓器制作上的不對(duì)稱以及鐵心位置等等因素,存在零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì),使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏,給測(cè)量帶來了誤差。差動(dòng)變壓器的工作原理類似一般電源變壓器的作用原理,差動(dòng)變壓器在使用時(shí)采用了兩個(gè)二次繞組反向串接,以差動(dòng)方式輸出,當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí),兩個(gè)二次繞組互感相同,因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同,由于兩個(gè)二次繞組反向串接,所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。實(shí)驗(yàn)五差動(dòng)變面積式電容傳感的靜態(tài)特性1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及其特性。2、實(shí)驗(yàn)方法在CSY－998傳感器實(shí)驗(yàn)儀上設(shè)計(jì)差動(dòng)變面積式電容傳感器3、實(shí)驗(yàn)儀器CSY－998傳感器實(shí)驗(yàn)儀4、實(shí)驗(yàn)操作方法所需單元及部件：電容傳感器、電壓放大器、低通濾波器、Ｆ／V表、激振器、示波器有關(guān)旋鈕的初始位置：差動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間,Ｆ／V表置于Ｖ表２Ｖ檔,實(shí)驗(yàn)步驟：〔１按圖接線?！玻睩／V表打到20V,調(diào)節(jié)測(cè)微頭,使輸出為零?！玻侈D(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,每次0.5mm,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〔或下靜片復(fù)蓋面積最大為止。位移〔mm00.250.50.7511.251.51.752電壓〔mV010702160323042705320633074108420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。位移〔mm00.250.50.7511.251.51.752電壓〔mV0-890-1960-3030-4180-5260-6320-7420-8630〔4計(jì)算系統(tǒng)靈敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ〔式中ΔＶ為電壓變化,ΔＸ為相應(yīng)的梁端