电气检测技术试验报告.

1、恳細盼么辜本科生实验报告实验课程电气测试技术学院名称核技术与自动化工程学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名王鑫学生学号201306050418指导教师王洪辉实验地点6C902实验成绩二O五年七月实验一金属箔式应变片性能单臂电桥（910 型 998B 型）1.1实验目的（1）了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。（2）观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；（3）测试应变梁变形的应变输出；（4）熟悉传感器常用参数的计算方法。1.2实验原理本实验说明箔式应变片及单臂单桥的工作原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形

2、变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻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测电路中的一种， 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、差动状态工作，则有、迟；用四个应变片组成二个差对工作，且RR1=R2=R3=R4=R? R =佔R由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。所需单元及部件：直流稳压电源、差动放大器、双平衡梁、测微头、一片应变片、 F/V表、主、副电源。旋转初始位置：直流稳压电源打到2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最 大。1.3 实验

3、步骤1.3.1了解所需单元、部件在试验仪上的所在位置，观察梁上的应变片， 应变片为棕色衬 底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片， 测 微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。1.3.2将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大 器的输出端与F/V表的输入插口 Vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到 最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。133根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电 源的切换开关置_4V档，F/V表置20

4、V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电 源，调节电桥平衡网络中的 W1，使F/V表显示为零，然后将FN表置2V档，再调电 桥W1 （慢慢地调），使F/V表显示为零。1.3.4将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合）， 调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使 F/V表显示最小，再旋动测微头，使 F/V表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。1.3.5往下或往上旋动测微键入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用 文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。头，使梁的自由端产生位移记下 F/V表显示的值。建议每

5、旋动测微头一周即X=0.5mm记下一个数值填入下表：（使用一个应变片时）位移（mm ）5.05.56.06.57.07.58.0电压（mV）151.7138.2101.270.235.50-32.9位移（mm ）8.59.09.510.010.511电压（mV）-65.4-97.6-128.5-158.6-189.7-217.0136据所得结果计算灵敏度s（式中,X为梁的自由端位移变化V为相应的刑 表显示的电压相应变化）。137实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。14注意事项（1）电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在， 仅作为一标记，让学生组桥容易。（2）做此实验时应该低频振荡

6、器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。（3）电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为 RD、RA。1.5问题解答（1）本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？答：直流电源要稳定，放大器零漂要小。（2）根据所给的差动放大器电路原理图，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又 可作同相或反相放大器？答：差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加 到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。因此，差动放大电路有双端输入双端输出、

7、 单端输入双端输出、双端输入单 端输出、单端输入单端输出四种应用方式。 上面两个差动放大器电路均为双端输入双端输出方式。 将被电阻接在单桥的被测桥臂上， 调节另 三个桥臂（比例臂和比较臂）上的已知电阻，使电桥平衡（检流计指零） ，以此测得被 测电阻的大小。通过调节两端电压可将其当作同相或反相放大器，调节W1可以实现差动放大。当正输入端接地负输入端作输入则就成反向放大器反之就成正向放大器，对输入端阻抗要求同原要求一样即近似为 0,在技求可应用CMOS低阻抗模似开关进行 切换。第14页实验二金属箔式应变片性能一半桥、全桥电路性能比较2.1实验目的2.1.1 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2.

8、1.2 测试应变梁形变的应变输出。2.1.3 比较各种桥路的性能（灵敏度）。2.2实验原理应变片是最常用的测力传感元件，当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，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。电桥电路是最常见的非电量电测电路中的一种，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R、R、R3、R中，电阻的相对变化率分别为IR1.R1、R2 R2、R3 R3、R4 R4，当使用一个应变片时， 、R;当二个应变片组R成差动状态工作，则有a R-2迟；用四个应变片组成二个差动对工作，且RR =

9、 R2 = R3 = R4 = RR二4迟。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似R等于1/4 ? E ?2 R,电桥灵敏度Ku =Vr ：R/R，于是对应于单臂、半桥、全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压 灵敏度与各桥臂阻值的大小无关，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝 码、一片应变片、F/V表、主、副电源。2.3实验步骤2.3.1旋转初始位置（1）直流稳压电源打到-2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。下片梁的表面，结构为电阻丝。（2） 将差动放

10、大器的（+）、（一）输入端与地短接，输出端插口与 F/V表的输入插 口 Vi相连。开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F/V表显示为零。再把F/V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F/V表显示为零。关闭主、副电源，F/V表的切 换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。（3）接图1接线，开启主、副电源，调电桥平衡网络的 W电位器，使F/V表显示为零，然后将F/V表的切换开关置2V档，调W电位器，使F/V表显示为零。图（1）（4）旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和 向下移动各5mm，测微头每移动 0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。

11、根据表中所测 数据计算灵敏度 S，S = V/ X，并在一个坐标图上做出 V-X关系曲线。比较三种桥路的灵敏 度，并作出定性的结论。如下表：位移mm5.05.56.06.57.07.5电压mV （半桥）231198.5150.3100.451.90电压mV （全桥）506405304202101.90位移mm8.08.59.09.51010.5电压mV （半桥）-50.1-99.5-149.1-197.2-247.0-293.0电压mV （全桥）-111-211-310-406-500-596 实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转至初始位置2.3.2实验结果分析600位移(mm)根据实验所得数

12、据，我绘制了曲线图，通过曲线可知电桥灵敏度Ku =VT：R/R ,于是对应于单臂、半桥、全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关，单臂、半桥、全 桥电路的灵敏度依次增大。2.3注意事项2.3.1 稳压电源不要对地短路。2.3.2 直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。2.3.3 由于进行位移测量时测微头要从零一-正的最大值，又回复到零，再从零+ -负的最大值，因此容易造成零点偏移，计算灵敏度时可将正X的灵敏度分开计算，再求平均值。实验三 霍尔式传感器的直流激励特性3.1 实验目的了解霍尔式传感器的原理与特性

13、。3.2实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。 当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势v取决于其在磁场中的位移量x,所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。 所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压电 源置2V档，主、副电源关闭。3.3实验步骤(1) 了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。 霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上， 两个半圆永久磁钢

14、固定在实验仪的顶板上， 二者组 合成霍尔传感器。(2) 开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图2-3接线， WW r为电桥平衡网络。宅历半诩网孫警霑弍传砾垃羞动飲大器距丘憲图2-3(3) 装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。(4) 开启主、副电源，调整 W使电压表指示为零。(5) 上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.5mm读一个数，将读数填入下表:X(mm)5.04.54.03.53.0V(v)-6.28-4.46-2.67-1.130X(mm)2.52.01.51.00.5V(v)1.202.483.664.635.68(6)

15、做出V-X曲线，指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源X(mm)-8可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异, 位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系3.4注意事项(1) 由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。(2) 旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。激励电压不能过2V,以免损坏 霍尔片。实验四热电偶原理及分度表的应用（910 型 998B 型）4.1 实验目的了解热电偶的原理及分度表的应用。4.2 实验原理热电偶的基本工作原理是热电效应， 二者不同的导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这种现

16、象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电动势。通常把两种不同导体的这种组合称为热电偶（具体热电偶原理参考教科 书）。即热端和冷端的温度不同时，通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一 端温度。则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。本仪器中采用桶一康铜热电偶。所需单元及附件：-15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、水银温度计、 主副电源旋钮初始位置：F/V表切换开关到2V档，差动放大器增益最大。4.3 实验步骤4.3.1 了解热电偶原理。4.3.2了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜一康铜组成的简 易热电偶，分度号为T。实验仪有两个热电偶，

17、它是封装在双平行梁的上梁的上表面和 下片梁下表面，两个热电偶串联在一起产生热电动势为二者总和。（1）按图接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使F/V表显示零，记录下自备温度计的室温。图4（2）将-V直流电源或可调直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F/V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读书E。（3） 用自备温度计测出梁上表面热电偶处的温度t并记录下来。（4）根据热电偶的热电动势与温度之间的关系式：Eab（ t，tO）=Eab（t,t n）+Eab（t n,tO）其中：t热电偶的热端温度。t热电偶的冷端温度（室温）。T零摄氏度（tn=t0）.1. 热

18、端温度为t，冷端温度为室温时的热电势：Eab（t,tn）=（f/v显示表E）/*。2. 热端温度为室温，冷端温度为零摄氏度，铜一康铜的热电势：Eab（t n,tO）:查以下所附的热电偶自由端为零摄氏度时的热电势和温度的关系即铜一康铜热电偶分度表，得到室温时热电势。3. 计算：热端温度为t，冷端温度为零摄氏度时的热电势，Eab（t,t0）,根据计算 结果，查分度表得到温度t 0铜一康铜热电偶分度表（自由端温度FC）分度号：T工作端温012345678g聲C热电动势（nw）-0.383-0.4214.459-0.496-0334-0.571-0.6080.616-0.6S3-0.7200-0,00

19、0-0.039-0.077-0416-0454-OJ93XJ.231-0,2694)307-034500.0000.0390.0780.14701560.19502340.273031203511003910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.S300.R700.9110.9510阳21.0321.0731J141J55301.1961.237L2791320L36J1.403L4441.4861.528L569T作端温012345679度0C热电动势nw）401.6111.6531.695L7381.7牌1.8221.86

20、51.9071.9501.992502.0352.0782J212.1642,20722502+2942.33723802.424602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0873了63.2213.2663.31280335734023,44734833.538工5X43.6303-67635213J67903.8273.8733.9193.9654.0124.05S4J054J514J984.2441004.29143384.3854.4324.4794.5294.5734.62146684.715（7）热电偶测得温度值与自备温度计测得温度值相比较。（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只是了解热电偶现象）。（8）实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热电源 -15V电源，（各自温度计测出温度后 马上拆出-15V电源连接线）其它按钮置原始位置。4.4实验数据分析4.4.1实验数据电偶温度（C）343639424647505257热电势（mV）60708090100110120130146热电偶效应20电4禺温厘(X?)1030学生