传感技术实验教学大纲.doc

传感技术实验教学大纲一、制定本大纲的依据 根据2006级测控技术与仪器专业培养计划和传感技术课程教学大纲制定本实验教学大纲。二、本实验课程的具体安排实验项目的设置及学时分配序号实验项目名称内容简介（50字左右）实验学时实验要求实验类型实验类别每组人数1箔式应变片性能特性及应用实验熟悉和掌握金属箔式应变片的单臂电桥、板桥、全桥工作原理和特性；比较单臂电桥、板桥、全桥输出的灵敏度和非线性度2必修验证专业22电感传感器实验验证差动变压器、电涡流传感器的基本特性和应用1必修验证专业23电容式传感器特性实验熟悉和掌握电容式传感器的工作原理和验证其特性1必修综合专业24磁电式传感器特性实验熟悉和掌握磁电式传感器的工作原理和验证其特性1必修验证专业25压电加速度式传感器实验熟悉和掌握压电式传感器的工作原理和验证其特性1必修综合专业2三、本实验课在该课程体系中的地位与作用传感技术实验是传感技术课程的重要组成部分，属于学科基础实验范畴。作为与相关教学内容配合的实践性教学环节，应在传感技术理论课教学过程中开设。学生应具有大学物理、高等数学、电路电子、误差理论、自控理论的基础知识。四、学生应达到的实验能力与标准电阻应变式、电感式、电容式、磁电式和压电式传感器是传感技术课程中最基础、最重要的传感器类型，学生可以通过实验更加深刻得掌握传感器的原理、了解传感器的性能、增强传感器的应用能力。五、讲授实验的基本理论与实验技术知识实验一 箔式应变片性能特性及应用实验1.实验的基本内容应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测式时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生变化，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4,当使用一个应变片时，；当二个应变片组成差动状态工作时，则有；用四个应变片组成二个差动对工作时，且R1=R2=R3=R4=R,则有。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。2.实验的基本要求（1）观察了解箔式应变片的结构及粘贴方法。（2）掌握应变片的输出特性及各桥路间的输出关系。（3）掌握温度变化对应变片测试系统的影响及补偿方法。（4）了解箔式应变片的应用。3.实验的基本仪器设备和耗材直流稳压电源（4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表、计算机。实验二 电感传感器实验1.实验的基本内容差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。由于制造工艺等原因，使差动变压器存在零点残余电压，这样就会造成差动变压器零点附近的不灵敏区。此电压经过放大器会使放大器末级趋相饱和，影响电路正常工作，因此必须采用适当的方法进行补偿。零残电压主要包含两种波形：1.基波分量。2.高次谐波。减少零残电压的方法有：1.从设计和工艺制做上尽量保证线路和磁路的对称；2.采用相敏检波电路；3.选用补偿电路。2.实验的基本要求（1）了解差动变压器和差动螺管式传感器结构及原理。 （2）掌握差动变压器零点残余电压的补偿方法。 （3）掌握电感式传感器系统的组成和标定方法。 （4）了解电感式传感器的实际应用。3.实验的基本仪器设备和耗材差动变压器、差动放大器、电桥、音频振荡器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、测微头、示波器、计算机。实验三 电容式传感器特性实验1.实验的基本内容电容式传感器有多种形式，本仪器中是差动变面积式。传感器有两组定片和一组动片组成。当安装于差动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为Cx1，下层定片与动片形成的电容定为Cx2，当Cx1和Cx2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。2.实验的基本要求（1）熟悉和掌握电容式传感器的工作原理（2）电容式传感器的验证其特性（3）掌握电容式传感器的测量方法。3.实验的基本仪器设备和耗材电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、低频振荡器、测微头、计算机、示波器实验四 磁电式传感器特性实验1.实验的基本内容磁电式传感器是一种能将非电量的变化转为感应电动势的传感器，所以也称为感应式传感器。根据电磁感应定律，匝线圈中的感应电动势e的大小决定于穿过线圈的磁通的变化率：e=-仪器中的磁电式传感器由动铁与感应线圈组成,永久磁钢做成的动铁产生恒定的直流磁场,当动铁与线圈有相对运动时,线圈与磁场中的磁通交链产生感应电势,与磁通变化率成正比,是一种动态传感器。2.实验的基本要求（1）熟悉和掌握磁电式传感器的工作原理（2）磁电式传感器的验证其特性（3）掌握磁电式传感器的测量方法3.实验的基本仪器设备和耗材磁电式传感器、低频振荡器、激振器、涡流式传感器、涡流变换器、差动放大器、示波器。实验五 压电加速度式传感器实验1.实验的基本内容压电式传感器是一种典型的有源传感器（发电型传感器）。压电传感元件是力敏感元件，在压力、应力、加速度等外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量的电测。（4）古生物化石代表的地质时代。2.实验的基本要求（1）熟悉和掌握压电式传感器的工作原理（2）压电式传感器的验证其特性（3）掌握压电式传感器的测量方法（4）了解压电加速度计的结构和应用。3.实验的基本仪器设备和耗材压电式传感器、电荷放大器（电压放大器）、低频振荡器、激振器、电压/频率表、示波器。六、实验的考核与成绩评定以实验报告和学生实际操作能力为主，参考提问和出勤情况等，综合评定给出成绩。七、主要参考