东南大学检测实验报告

传感器的首次实验测试金属箔应变片单臂电桥性能的实验一.实验的目的了解金属箔应变片的应变效应和单臂电桥的工作原理和性能。二。基本原则电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。金属箔应变片是通过光刻、刻蚀等工艺制作的应变敏感元件，反映被测零件应力状态的变化。电桥的作用是改变电阻与电压的比值，电桥的输出电压反映了相应的应力状态。单臂电桥的输出电压，其中k是应变灵敏度系数，是电阻丝长度的相对变化。三。实验设备主机箱、应变传感器测试模板、托盘、砝码、万用表、电线等。四.实验步骤1.根据接线图安装接线。2.放大器输出归零。3.电桥调零。4.应变仪单臂电桥实验。测量数据如下：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)3.57.211.316.020.724.728.833.5实验曲线如下：分析：从图中可以看出，输出电压与负载重量成线性关系。由于开始时调零不佳，曲线没有通过原点，向上偏离了一定距离。5.根据表中的数据计算系统的灵敏度(输出电压变化、重量变化)和非线性误差，其中输出值(多次测量的平均值)与拟合直线之间的最大偏差；是满量程输出的平均值，这里是140g=30mv，=140g。因此=1.9768g，=140g，因此6.使用虚拟仪器进行测量。测量数据如下表所示：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)0.75.09.513.918.723.428.332.9相应的曲线如下：V.思考问题当单臂电桥工作时，用作电桥臂电阻的应变计应为：(1)正(拉)应变计；(2)负(压缩)应变仪；(3)正应变仪和负应变仪均可使用。答：应变片是拉紧的，所以(1)选择正应变片。实验二金属箔应变片板桥性能实验一、实验目的比较半桥和单臂桥的不同性能，了解它们的特点。二。基本原则将两个应力方向不同的应变片作为相邻边连接到电桥中，提高了电桥在夏季的灵敏度，改善了非线性。当应变仪的电阻值与应变仪的电阻值相同时，电桥电路输出电压。三。实验设备主机箱、应变传感器测试模板、托盘、砝码、万用表、电线等。四.实验步骤1.根据接线图安装接线。2.放大器输出归零。3.电桥调零。4.应变仪半桥实验实验结果如下：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)010.620.230.540.750.760.870.3实验曲线如下：分析：从图中可以看出，输出电压与负载重量成线性关系。数据点比单臂更接近拟合直线，即线性度更好。5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差。U=70.3mv毫伏，W=140g克；因此s=70.3/140=0.5021 mv/g。=0.7525g，=140g，6.使用虚拟仪器进行测量。测量结果如下：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)-2.67.818.728.939.550.059.970.2如下绘制实验曲线：五、思考问题1.在半桥测量中，当两个具有不同应力状态的电阻应变片连接到桥上时，它们应该放置在：(1)相对的两侧；(2)邻近侧。回答：(2)下一面。2.在半桥测量中，当两个具有相同应力状态的电阻应变片连接到桥上时，它们应该放置在：(1)相对的两侧；(2)邻近侧。回答：(1)反面。3.桥梁测量中存在非线性误差是因为：(1)桥梁测量的原理是非线性的；(2)应变计的应变效应是非线性的；(3)零并不是真正的零。答：(1)桥梁测量的原理是非线性的；(2)应变计的应变效应是非线性的。实验三金属箔应变片全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量的优势在全桥测量电路中，具有相同应力方向的两个应变仪连接到桥的相对侧，并且相对的应变仪连接到桥的相邻侧。当应变仪的初始电阻R1=R2=R3=R4及其变化值时，电桥电路输出电压。输出灵敏度是半桥的两倍，非线性误差和温度误差得到改善。三。实验设备主机箱、应变传感器测试模板、托盘、砝码、万用表、电线等。四.实验步骤1.根据接线图安装接线。2.放大器输出归零。3.电桥调零。4.应变片全桥实验数据记录如下表所示：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)020.140.160.480.8100.8121.1141.2实验曲线如下：分析：从图中可以看出，数据点基本在拟合曲线上，线性度比半桥进一步提高。5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差。U=141.2mv，W=140g所以S=141.2/140=1.0086毫伏/克；=0.1786g，=140g，6.使用虚拟仪器进行测量测量数据如下表所示：重量(g)020406080100120140电压(毫伏)-1.119.640.461.181.7102.4122.0142.0实验曲线如下：五、思考问题1.在测量中，当两组相对侧的电阻值R相同时，即R1=R3，R2=R4，R1R2，是否可以形成全桥：(1)是；(2)否回答：(2)不。2.在材料拉伸试验中，一名工程技术人员在杆上粘贴了两套应变仪。可以和如何使用四套应变计形成一个桥梁，是否需要一个外部电阻。它们可以用来组成一座桥。对于左图，可以任意选择两个电阻连接到电桥的相对侧，然后输出是横向应变的两倍，如果泊松比已知，则纵向应变是已知的。对于右图，可以选择R3和R4连接电桥的相对侧，输出是纵向应变的两倍。在这两种情况下，需要连接一个电阻与应变仪相同的电阻来形成一个电桥。3.金属箔应变片单臂、半桥和全桥性能比较比较了单臂、半桥和全桥输出的灵敏度和非线性。根据实验结果和理论分析，解释了原因，并得出了相应的结论。答：根据实验结果，灵敏度：全桥半桥单臂非线性：单臂单桥全桥理论上：灵敏度：单臂、半桥、全桥。单臂、半桥、全桥。因为全桥可以使相邻两臂的传感器具有相同的温度特性，从而达到消除温度误差的效果。同时，可以消除非线性误差。结论：差分技术能有效提高灵敏度，减少非线性误差，有效补偿温度误差。4.金属箔应变片的温度影响如何消除金属箔应变片的温度影响？答：使用温度补偿板或全桥测量。实验五差动变压器性能实验一、实验目的了解差动变压器的工作原理和特点。二、基本原则差动变压器由一个初级线圈、两个次级线圈和一个铁芯组成。根据内层和外层的排列，分为两级和三级。实验采用三阶段式。当被测物体移动时，差动变压器的铁芯也随着轴向移动，使得初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化，次级线圈的感应电势发生变化。两个次级反向串联以引出差分电位输出。它的输出电位反映了被测物体的运动。三。实验设备主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、千分尺头、双踪示波器、万用表、导线等。四.实验步骤1.根据接线图连接线路。2.差动变压器的励磁电压从主柜音频振荡器的低压端引入，音频振荡器的频率为4-5khz，输出峰峰值为2V。3.松开探头的紧固螺钉，将安装套筒移出4.从零点旋转千分尺的差动圆柱，每隔0.2毫米从示波器中读出示波器的输出电压Vp-p，并记录在表格中。在一个方向的末端，退回到零，在相反的方向做同样的实验。5.根据测量数据绘制VOP-珀-克斯曲线，并在位移为1毫米和3毫米时作出灵敏度和非线性误差数据表如下：x(毫米)-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4V(mv)93776246311542037x(毫米)0.60.81.01.21.41.61.82.02.2V(mv)536883100116133149165181实验曲线如下：分析：从图中可以看出，曲线基本上是线性的，当x=0对称时，零点处有一个零误差。当X=1毫米时，五、思考问题1.差动变压器对振动频率上限的影响是什么？答：由于集肤效应和导体的铁损，如果频率太高，灵敏度会降低。2.试分析差动变压器和普通电力变压器的异同？回答：同一点：利用电磁感应原理工作。不同之处在于，差动变压器具有开路磁路，初级侧和次级侧之间的互感随着电枢运动而变化，并且两个绕组以差动方式工作。通常，变压器是闭合磁路，初级和次级之间的互感是恒定的。传感器的第二次实验实验10压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。二、基本原则扩散硅压阻压力传感器将单晶硅衬底上的P型或N型电阻条扩散形成一个电桥。在压力的作用下，根据半导体的压阻效应，衬底产生应力，电阻条的电阻率变化很大，导致电阻的变化。如果这种变化被引入测量电路，其输出电压的变化反映了接收到的压力变化。三。实验设备主柜、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、压力引导软管。四.实验步骤1.将压力传感器安装在实验模板的支架上，按照接线图连接引脚和电路。2.实验模板上的RW2用于调整放大器的零点调整，RW1用于调整放大器的增益。3.关闭主柜供气开关，启动压缩泵，逆时针转动转子流量计下端调节阀旋钮，观察电压表和气压的变化。4.调节流量计旋钮，使气压计显示某一值，并观察电压表显示的值。5、小心调整流量计旋钮，使压力在218KPa之间变化，每次压力读数分别上升1KPa电压，数值记录在下表中：p(千帕)2.23.24.25.26.27.28.29.2Vo(p-p)(五)0.0370.0620.0840.1050.1290.1510.1750.197p(千帕)10.211.212.213.214.215.216.217.2Vo(p-p)(五)0.2160.2400.2610.2850.3050.3280.3510.3736.绘制实验曲线，计算系统的灵敏度和非线性误差。灵敏度：所以。非线性误差：所以。实验11压电传感器的振动测量实验一、实验目的了解压电传感器振动测量的原理和方法。二、基本原则压电传感器由惯性质量和压力下的压电板组成。当传感器感测到与试样相同的振动频率时，质量块具有与作用在晶片上的加速度成比例的交变力。由于压电效应，压电晶体产生与运动速度成比例的表面电荷。三。实验设备主机箱、差动变压器实验模板、振动源、示波器。四.实验步骤1.根据接线图将压电传感器安装在振动台上。振动源的低频输入连接到主机箱的低频振荡器。其他接线按照图连接。2.关闭主机箱电源开关，调节低频振荡器的频率和振幅旋钮，使振动台振动，观察低通滤波器的输出波形。3.同时观察低通滤波器的输入和输出波形15172025V(p-p)0.451.052.141.491.291.090.82实验曲线：五、思考问题根据实验结果，振动台的固有频率是多少？传感器输出波形的近似相位差是多少？答：根据实验曲线，振动台的固有频率约为11Hz。所以。实验12涡流传感器的位移实验一、实验目的了解涡流位移传感器的工作原理和特点。二、基本原则交变磁场是由交流电线圈产生的。当金属体处于交变磁场中时，根据电磁感应原理，电流在金属体内产生。电流在金属体内是自动闭合的，