感测技术实验1-6

1、 感测技术 实验报告班级 姓名（学号） 、 、 实验名称 一、实验目的二、实验原理及实验内容三、实验器材（型号、规格、件数）四、实验数据及记录五、数据处理及实验结果分析六、结论班级 姓名（学号） 、 、 实验一 箔式应变片性能测试差动半桥一、实验目的1观察理解箔式应变片的结构及粘贴方式；2熟悉电路的工作原理；3测试应变梁变形的应变输出。二、实验原理本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力元件。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（本实验中的悬臂梁）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

2、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、R2/R2、R3/R3、R4/R4。根据直流电桥输出电压，单臂时，差动半桥时，差动全桥时，由此可见，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。三 、实验所需部件直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、F/V表、测微头、双平行悬臂梁、金属箔式应变片、主、副电源、导线若干。四、 实验电路五、验步骤及内容1差动放大器调零开启仪器电源，差动放大器增益置最大（顺时针方向旋到底），“+、-”输入端用实验线对地短接，将差动放大

3、器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连。用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零（可先把F/V表的档位开关置于20V档，调到零后再调到2V档，再调零，这样灵敏度比较高些），然后拔掉实验线。调零后“调零”电位器位置不要变化。2按实验电路图将实验各部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2为电桥中的固定电阻，W1为 直流电桥调平衡电位器， Rx、R3为应变片，取二片受力方向不同应变片，形成半桥。直流激励电源为±4V。3确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥的直流调节电位器W1，使测试系统输出接近零。（使电桥接近平衡）4将测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于

4、基本水平状态。最好将测微头调于中段(游标0对在10mm处)整数位置。5再调整电桥的直流调节电位器W1，使测试系统输出为零。（使电桥平衡）6旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下方向的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下各移动7.5mm，测微头每移动1.5mm记录一个输出电压值，并填在下表中。（注：测微头每旋一圈是0.5mm。逆时针向上运动，顺时针向下运动。）位移X（mm）01.53.04.56.07.5向上位移时输出V（V）0向下位移时输出V（V）0六、V-X曲线；线性范围；电桥灵敏度SV=V/X。注意事项1实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰

5、。2接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也要轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3稳压电源不要对地短路，也不能加大电源。4向上移动测微头7.5mm后再回到原点时，若系统输出不为零，需重新调零后再向下移动。班级 姓名（学号） 、 、 实验二 电涡流式传感器的静态标定一、实验目的：1、 理解电涡流式传感器的工作原理及工作性能；2、 掌握电涡流式传感器的静态标定方法。二、实验原理：电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成(如下图所示)，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小

6、与金属涡流片的电阻率，导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。三、实验所需单元及部件：涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、电涡流传感器、示波器、振动平台、金属涡流片、主、副电源。四、实验步骤： (1) 装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。 (2) 观察传感器的结构，它是一个扁平线圈。 (3) 用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置于20V档，见图1，开启主、副电源。(4) 调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从

7、此开始读数，记下电压表的数值，填入下表。建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。 图 1 X(mm)V(v)(5) 用示波器观察涡流变换器输入端的波形。如发现没有振荡波形出现，再将传感器远离被测体。波形为 波形，示波器的时基为 us/cm，故振荡频率约为 。 (6) 观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化，信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。五、V-X曲线；线性范围；系统灵敏度S=V/X。注意事项：1、模块输入端接入示波器时由于一些示波器的输入阻抗不高（包括探头阻抗）以至影响线圈的阻抗，使输出V变小，并造成初始位置附近的一段死区，示波器探头不接

8、输入端即可解决这个问题。2.、被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。班级 姓名（学号） 、 、 实验三 差动变面积式电容传感器的静态特性一、实验目的理解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。二、实验原理电容式传感器有多种形式,本仪器中是差动变面积式的电容传感器。该传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、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。上层定片与动片形成的电容定为C1,下层定片与动片形成的电容定为C2,如将C1 和C2 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

9、振动台的位移有关。 三、所需单元及部件电容传感器、电容放大器、差动放大器、低通滤波器、F/V表、测微头。四、有关旋钮的初始位置差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档，五、实验步骤(1)按图接线。图（2）F/V表打到20V,调节测微头,使输出为零。（3）转动测微头,每次0.25mm,记下此时测微头的读数及电压表的读数,直至电容动片与上(或下)静片覆盖面积最大为止。X(mm)V(mv)（4）退回测微头至初始位置,并开始以相反方向旋动,同上法,记下X(mm)及V(mv)值。X(mm)V(mv)六、V-X曲线；线性范围；灵敏度S=V/X。差动变面积式电容传感器的静态特性（实物连接图）班级 姓名

10、（学号） 、 、 实验四 硅光电池一、实验目的：了解硅光电池的原理、结构和性能。二、实验原理：在光照作用下，由于元件内部产生的势垒作用，在结合部使光激发的电子-空穴分离，电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象，称为光伏效应。硅光电池就是利用这一效应制成的光电探测器件。三、所需单元及元件：硅光电池、直流稳压电源、F/V表。四、实验步骤：(1).按图19接线；图19(2).将F/V表置于2V档位，直流稳压电源置于±4V档位；(3).将直流稳压电源的+4V接入仪器上方光敏类传感器盒的+4V端口；(4).将光强调节旋钮逆时针旋转调至最小，记录下此时F/V表的读数，此读数是外界自然光对硅

11、光电池的影响；(5).慢慢调节光强旋钮，发光二极管的亮度逐渐增加，注意观察F/V表的数字变化；(6).将光强电位器每隔20旋转一次，并将F/V表的数据填入下表，最后根据所测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出实物连接图班级 姓名（学号） 、 、 实验五 光敏电阻一、实验目的：了解光敏电阻的工作原理、结构和性能。二、实验原理：入射光子使物质的导电率发生变化的现象，称为光电导效应。硫化镉(Cds)光敏电阻就是利用光电导效应的光电探测器的典型元件。根据制造方法的不同，其光敏面大致可以分为单结晶型、烧结型、真空镀膜型，本实验所用光敏电阻的结构如图20A所示，它是将硫化镉(Cds)粉

12、末烧结于陶瓷基片上，并在基片上作蛇型电极。通过这样的方法，可增加电极和光敏电阻结合部分的长度，从而可以得到大电流。三、所需单元及元件：光敏电阻、直流稳压电源、电桥平衡网络中的W1电位器、F/V表。四、实验步骤：(1).按图20B接线；图20A图20B(2).将直流稳压电源调至±4V档位，然后将直流稳压电源的V+端口接入仪器上方的光敏类传感器盒的+4V端口；(3).将光强调节旋钮逆时针旋转到底，调至最小，F/V表置于2V档位，调节电位器W1使得F/V表示数最小；(4).慢慢调节光强旋钮，使发光二极管的亮度逐渐增加，并注意观察F/V表的示数变化；(5).将光强电位器每隔20旋转一次，并将

13、F/V表的数据填入下表，最后根据所测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出注意事项：(1).因外界光对光敏元件会产生影响，因此，学生做实验时应尽量避免外界光的干扰；(2).如果所测的实验数据不稳定，应检查周围是否有人走动或者物体移动。实物连接图班级 姓名（学号） 、 、 实验六 光纤位移传感器静态实验一、实验目的理解光纤位移传感器的原理结构、性能。二、实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图3A所示，光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量如图3A所示图 3A三、所需单元及部件主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。四、实验步骤(1)观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布的光纤探头。 (2)了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。） (3)如图3B接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经